escuela superior politÉcnica de...
TRANSCRIPT
ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE INFORMÁTICA Y ELECTRÓNICA
ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
“DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN ROBOT JUGADOR DE FUTBOL CATEGORÍA MIROSOT
CONTROLADO POR RADIO FRECUENCIA”
TESIS DE GRADO PREVIO A LA OBTENCIÓN DE TITULO DE:
INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y
COMPUTACIÓN
PRESENTADO POR:
VALENCIA ASTUDILLO CRISTHIAN ALEX
RIOBAMBA – ECUADOR
2008
AGRADECIMIENTO
A Dios por concederme la vida e iluminar el camino a
seguir para ser una persona útil, a mis padres y a la
sociedad.
A mis padres por sus sabios consejos y apoyo
incondicional para concluir con éxitos mis estudios.
A la Universidad por haberme permitido compartir y
experimentar procesos pedagógicos científicos que
conducen al desarrollo de los pueblos
DEDICATORIA A mis padres pilares fundamentales para
culminar con éxito mi carrera profesional
NOMBRE FIRMA FECHA
Dr. Ms.c Romeo Rodríguez DECANO FACULTAD DE INFORMÁTICA Y ELECTRÓNICA
Ing. Paúl Romero DIRECTOR DE LA ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Ing. Paul Romero DIRECTOR DE TESIS Ing. Pedro Infante MIEMBRO DEL TRIBUNAL Tlgo. Carlos Rodríguez DIRECTOR DPTO. DOCUMENTACION
� NOTA DE LA TESIS
Yo CRISTHIAN ALEX VALENCIA ASTUDILLO, soy el responsable de las ideas,
doctrinas y resultados expuestos en esta: Tesis, y el patrimonio intelectual de
la misma pertenecen a la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo.
___________________________________ Cristhian Valencia
ÍNDICE DE ABREVIATURAS
RX Receptor de Datos TX Transmisor de Datos RF Radio Frecuencia
ASK Modulación por desplazamiento de amplitud dBm Relación señal ruido MHz Mega Herzio
RS-232 Protocolo de comunicación serial COM Puerto de Comunicaciones
Driver Controlador
INDICE DE FIGURAS
Figura I.1
Imagen de un Partido de la categoría F-2000 de la RoboCup
14
Figura I.2 Robot Mirosot 16 Figura I.3 Configuración de los distintos elementos en un
partido de la categoría Mirosot 17
Figura II.4 Arquitectura Harvard 31 Figura II.5 Circuito de Reset 34 Figura II.6 Pulsadores Activado por Nivel Bajo 35 Figura II.7 Pulsadores Activado por Nivel Alto 35 Figura II.8 Interruptores Activado por nivel Bajo 36 Figura II.9 Interruptores Activado por nivel Alto 36 Figura II.10 Circuitos Antirrebotes 37 Figura II.11 Oscilador tipo RC. 38 Figura II.12 Oscilador tipo XT 39 Figura II.13 Oscilador tipo XT Sencillo 39 Figura II.14 PIC 16F628 40 Figura II.15 Pines no Utilizados 43 Figura II.16 Mapa de Registros del Pic 16F628 44 Figura II.17 Regulador Fijo 54 Figura II.18 Fuente de Alimentación Fija Completa 55 Figura II.19 Circuito Puente H 59 Figura II.20 Circuito de Avance 60 Figura II.21 Circuito de Retroceso 60 Figura II.22 Diagrama Interno De l293 62 Figura II.23 Modulación ASK 66 Figura II.24 Modulo Transmisor 66 Figura II.25 Modulo Receptor 67 Figura III.26 Diagrama de bloques del transmisor 69 Figura III.27 Circuito transmisor 70 Figura III.28 Icono componente MS COMM 71 Figura III.29 Aplicación 72 Figura III.30 Selección de puertos 72 Figura III.31 Selector de robot 72 Figura III.32 Constantes de movimiento 73 Figura III.33 Dirección de movimiento 73 Figura III.34 Diagrama de bloque del receptor 74 Figura III.35 Circuito controlador del robot 74 Figura III.36 Diagrama de flujo de la unidad decodificadora 75 Figura III.37 Diagrama de Flujo del control de velocidad 77 Figura III.38 Modulación PWM 77 Figura III.39 Paredes del robot 79 Figura III.40 Rueda del Robot 79 Figura III.41 Rueda con el engrane 79 Figura III.42 PBC del transmisor 80 Figura III.43 PBC del controlador del robot 1° parte 80 Figura III.44 PBC del controlador del robot 2° parte 81
INDICE DE TABLAS
Tabla I Registro de configuración del PIC 38 Tabla II Capacidad de Corriente en los puertos del Pic 44 Tabla III Registro Status del PIC 16F628 46 Tabla IV Registro PCON del PIC 16F628 48 Tabla V Código de Ejemplo 49 Tabla VI Encabezado del código 50 Tabla VII Asignación de memoria 50 Tabla VIII Configuración de Puerto I/O 50 Tabla XI Reguladores Fijos 53 Tabla X Tabla de verdad interfaz PUENTE H 58 Tabla XI Bandas del espectro de radio 63 Tabla XII Trama enviada por la PC 70 Tabla XIII Códigos de movimientos 73 Tabla XIV Asignación de velocidades 76
INDICE GENERAL
INTRODUCCIÓN 11 CAPITULO I 1 FUTBOL ROBÓTICO 12 1.1 Introducción 12 1.2 Organizaciones De Fútbol Robótico 13 1.3 Categoría Mirosot 15 1.3.1 Reglamento Mirosot 18 Capitulo III 2. COMPONENTES ELECTRÓNICOS PARA EL DISEÑO DEL ROBOT 29 2.1 Microcontrolador 29 2.1.1 Aplicaciones de los Microcontroladores 30 2.1.2 Características de los Microcontroladores PIC 31 2.1.3 Arquitectura de los Microcontroladores PIC 32 2.1.3.1 Memoria de Programa 33 2.1.3.2 Contador de Programa 33 2.1.3.3 La pila 33 2.1.3.4 Reinicialización (Reset) 34 2.1.3.5 Periféricos Digitales de Entrada 35 2.1.3.6 Tipos Osciladores 37 2.1.4 PIC 16F628 40 2.1.4.1 Características Principales 40 2.1.4.2 Arquitectura Hardware 41 2.1.4.3 Encapsulado DIP (Dual In line Pin) - PIC16F628 42 2.1.4.4 Capacidad de corriente de los puertos 43 2.1.4.5. Mapa de la distribución de memoria de datos 44 2.1.4.6 Configuración de los Puertos del Pic 45 2.1.4.7 Registros importante del PIC 16F628 46 2.1.4.8 Ejemplos de Programación 48 2.2 Reguladores de tensión 51 2.2.1 Historia de los reguladores monolíticos de tensión 51 2.2.2 Reguladores integrados de Voltaje 52 2.2.2.1 Reguladores Fijos 53 2.3 Interfaz Puente H 57 2.3.1 Uso de la Interfaz Puente H 58 2.3.2 Consideraciones de Corriente 58 2.3.3 Funcionamiento 59 2.3.4 L293D 60 2.4 Radio Frecuencia 62 2.4.1 Uso de la radio Frecuencia 62 2.4.2 Modulación ASK 65 2.4.3 Módulos de RF 66 2.4.3.1 Modulo TPL 434 (TX) 66 2.4.3.2 Modulo RPL (RX) 67 CAPITULO III 3 DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL ROBOT 69 3.1 Implementación del Transmisión 69 3.1.1 Implementación de la Aplicación 70
3.1.1.1 Acceso al Puerto Serial a través de V Basic 71 3.1.2 Iniciación de la aplicación 71 3.2 Diseño e Implementación del circuito controlador del robot 74 3.2.1 Implementación del receptor 75 3.2.2 Diseño de la unidad decodificadora 75 3.2.3 Diseño del control de velocidad 76 3.2.3.1 Modulación de amplitud de pulso (PWM) 76 3.2.3.2 Duty cycle 78 3.2.3.3 Parámetros Importantes 78 3.2.3.4 Aplicaciones 78 3.3 Construcción del robot 78 3.4 Implementación de las plaquetas 80 3.5 Pruebas y resultados 81 Conclusiones 82 Recomendaciones 83 Bibliografía 84 Resumen 85 Anexos 87
INTRODUCCIÓN
Si bien no puede negarse que el fútbol juega un rol prominente en la
sociedad de hoy, no es común pensar en él como un juego que pueda
ser jugado por robots. El fútbol robótico es una actividad que se ha
venido realizando desde hace un tiempo atrás en algunos países del
mundo.
Los robots para esta actividad son comercializados; en nuestro país no
existe una empresa que se encargue de la venta, menos aun de la
fabricación de robots de fútbol categoría MIROSOT; por lo cual se
decide escoger como tema de tesis de grado “DISEÑO E
IMPLEMENTACION DE UN ROBOT JUGADOR DE FUTBOL
CATEGORIA MIROSOT CONTROLADO POR RADIO FRECUENCIA”
El presente proyecto muestra la forma de construcción de un robot
para esta actividad, utilizando únicamente implementos electrónicos
existentes en el país y poder así reducir costos; para que posteriormente
puedan ser implementados.
CAPITULO I
1 FÚTBOL ROBÓTICO
1.1 Introducción
El fútbol robótico es un excelente banco de pruebas para la investigación en el
campo de los sistemas multiagente, el juego de fútbol con robots se diferencia
de los otros sistemas, puesto que los jugadores de un equipo deben cooperar
entre sí, considerando además, que su ambiente de trabajo es continuamente
alterado tanto por las acciones de los robots de su equipo como por las del
equipo oponente. Por estas razones, los algoritmos de control e inteligencia
artificial de este tipo de sistemas multi agente deben solucionar problemas que
van desde niveles bajos relacionados con las leyes de la cinemática y la
dinámica que gobiernan los movimientos de los robots, hasta la
implementación de estrategias de alto nivel para competir con otros robots.
Teniendo presente que el sistema multiagente está compuesto por agentes
homogéneos reactivos puesto que todos los robots reciben las mismas
entradas, y son capaces de realizar las mismas acciones que dependen de las
posiciones de los compañeros y de la pelota, no comunicativos debido a que no
existe comunicación entre ellos, resulta más conveniente aplicar un método de
navegación autónomo reactivo para controlar los movimientos del robot.
FIRA y RoboCup son emprendimientos internacionales dedicados a la
organización de campeonatos de fútbol de robots. Ambos tienen como
principal objetivo acercar la ciencia y la tecnología de los robots a las nuevas
generaciones, a través del fútbol de robots.
1.2 Organizaciones de Fútbol Robótico
La Robot World Cup Initiative y la Federation of International Robot-soccer
Association tienen como principal objetivo el promover el desarrollo en temas
de robótica a través de un problema estándar en donde una amplia gama de
tecnologías pueden ser aplicadas e integradas. Dicho problema estándar es el
fútbol, el cual es usado simplemente como excusa en la búsqueda de producir
innovaciones que se apliquen en la resolución de importantes problemas
sociales e industriales. Un ejemplo de esto es el proyecto RoboCupRescue
[RoboCup2004b] de la RoboCup, cuyo propósito es precisamente, la aplicación
de tecnologías desarrolladas para búsqueda y rescate en desastres a gran
escala. Dentro de dichas tecnologías se incluyen: agentes inteligentes
[Weiss2000], colaboración multi-agente, razonamiento en tiempo real,
sensado, estrategia y control, etc.
La RoboCup por su parte, es famosa por tener la meta de “para el año 2050
desarrollar un equipo completo de robots humanoides autónomos que puedan
derrotar al reciente equipo humano capeón del mundo bajo las reglas de la
F.I.F.A. [FIFA2004]”. Si bien esto suena sumamente ambicioso, podemos
establecer una relación con lo que alguna vez John F. Kennedy dijo a principio
de la década del 60: “para el final de esta década pondremos un hombre en la
luna y lo traeremos sano y salvo de regreso”. En realidad, el verdadero objetivo
no era mandar un hombre a la luna y traerlo de vuelta, sino que era el lograr
el mayor avance tecnológico posible en el intento, aún cuando aquello tal vez
nunca llegase a alcanzarse [Chen2000]. Justamente, es por esto que la
RoboCup, al igual que la FIRA, ha introducido varias categorías o ligas cada
una de las cuales hace hincapié en diferentes aspectos del problema general.
Desde el año 1997, año en que se llevó a cabo la primera copa mundial (ver
figura I.1) organizada por la RoboCup, investigadores de todo el mundo han
participado de dicha competencia. Actualmente, sus principales ligas son:
• Small Size Robot League (F-180) • Middle Size Robot League (F-2000) • Sony Legget Size Robot League • RobotCup Humanoid League • Simulation League
Figura I.1 Imagen de un Partido de la categoría F-2000 de la RoboCup
Categorías FIRA
• HuroSot • KheperaSot • MiroSot • NaroSot • QuadroSot • RoboSot • SimuroSot
1.3 Categoría Mirosot
La categoría MiroSot es una categoría en la que compiten robots reales,
mientras que la SimuroSot, es una categoría simulada que, supuestamente,
está basada en la mencionada categoría real. Así, nosotros estamos
interesados en lo que se denomina la Middle League, que tanto en la categoría
real como en la simulada, consta de cinco jugadores por equipo. A pesar de
que cada una de estas dos ligas (la Middle League MiroSot y la Middle League
SimuroSot) posee reglamentos independientes, éstos son similares en lo que al
juego en sí se refiere. Por eso, en lo que queda del capítulo no se hará
distinción alguna entre las categorías a menos que se indique explícitamente.
Como se expuso anteriormente, cada equipo está formado por cinco jugadores,
cuyas dimensiones máximas son de 7,5cm×7,5cm×7,5cm. En la gran mayoría
de los casos los robots jugadores son de forma cúbica (7,5cm de lado), a
excepción de una pequeña ranura que pueden poseer en su parte frontal para
un mejor dominio de la pelota. Así mismo, en la categoría real está permitido
dotar a los robots de brazos, piernas, etc., lo que es muy poco común ya que
éstos deben estar contenidos dentro de los límites del robot, complicando así
su construcción debido al poco espacio disponible.
Finalmente, para el movimiento de los robots, se cuenta con dos ruedas
ubicadas en los costados del mismo (ver Figura I.2), las cuales son controladas
de manera independiente.
La Figura I.2 imagen de un robot de la categoría MiroSot.
Figura I.2 Robot Mirosot
El campo de juego mide 220cm×180cm con arcos de 40cm de ancho, y está
delimitado por paredes verticales de 5cm, las cuales restringen a la pelota
para que esta permanezca dentro de la cancha. El juego se desarrolla con una
pelota de golf de color naranja de 2,1cm de radio aproximadamente.
En la categoría real, cada equipo controla sus robots mediante una
computadora, la cual a través de señales de radiofrecuencia o infrarrojo, le
envía comandos a los mismos. En cuanto al censado, está permitida la
ubicación de una cámara de video por equipo, colocada más o menos dos
metros por encima del terreno de juego (ver Figura I.3). Si bien los robots
pueden tener sensores propios, resulta poco práctico debido al pequeño
tamaño de los mismos, siendo entonces la cámara de video el único sensor por
equipo. En el caso de la categoría simulada, las exactas posiciones y
rotaciones de todos los robots así como también la posición de la pelota, son
enviadas directamente como datos a la estrategia
Figura I.3 Configuración de los distintos elementos en un partido de la categoría Mirosot
A los efectos de permitir la identificación de las posiciones y orientaciones de
los robots que encuentran en la cancha, cada robot debe poseer en su parte
superior una región que incluya parche de 3,5cm×3,5cm, del color
correspondiente al color del equipo (amarillo o azul). Además, reglamento
permite la inclusión de otras regiones en la parte superior del robot a los
efectos poderlo identificar individualmente, obviamente esto sujeto a ciertas
restricciones. En la categoría simulada, en todo momento se dispone de la
identificación individual de cada robot.
En lo referente a las reglas del juego, los partidos constan de dos tiempos de
cinco minutos uno, sin considerar el tiempo en que el juego está detenido. En
la práctica, esto hace que partidos lleguen a durar cerca de una hora. Además,
existen diversas faltas y reglas que corresponden con aquellas del fútbol
tradicional, adaptadas por supuesto a las condiciones fútbol de robots. Entre
ellas, las cuales son cobradas por un árbitro humano, se incluyen piques,
tiros libre, penales, saques de arco, y saques desde la mitad de la cancha.
1.3.1 Reglamento Mirosot
Ley 1: El Campo y la Pelota
(a) Dimensiones del campo
Una cancha rectangular de madera de color negro (no reflectivo) con tamaño
de 150cm X 130cm, con un borde de madera de 5cm alto y 2.5cm de espesor
de color blanco. La parte superior del borde de madera que rodea la cancha
será de color negro y las caras laterales de ese borde son de color blanco (vista
lateral). Un sólido triángulo isósceles de 7cm x 7cm se ubicaran en las cuatro
esquinas de la cancha para evitar que la pelota quede acorralada en las
esquinas. La textura de la superficie de la cancha será igual a la de una mesa
del ping-pong.
(b) Las señales sobre la cancha
El campo de juego será marcado como muestra en el Apéndice 1. El círculo
central tendrá un radio de 20cm.
Un pequeño arco que es parte del área de meta será de 20 cm. a lo largo de la
línea de meta y 5 cm. perpendicular a él.
Las principales líneas/arcos/circunferencias (la línea central, los bordes del
área de meta y el círculo central) serán de color blanco y de 3mm de grosor. La
marca de Free ball (Ley 13) la de posición del robot (círculos) se pintaran de
color gris.
(c) La portería
La portería será de 40cm de ancho. Postes ni redes serán usados para la
portería.
(d) La línea de la meta y área de la meta
La línea de la meta es la línea delante de la meta que es de 40cm de largo.
El área de meta comprenderá el área contenida por el rectángulo (de tamaño
de 70cm X 15cm delante de la meta) y la línea de arco adyacente al rectángulo
(20cm paralelo a la línea de meta y 5cm perpendicular a él).
(e) La pelota
Una pelota de golf anaranjada se usará como pelota, con 42.7mm diámetro y
46g peso.
(f) La ubicación de la cancha
La cancha estará en un lugar cerrado.
Ley 2: Los Jugadores
(a) El sistema completo
El juego será jugado por dos equipos, cada uno de tres robots. Uno de los
robots puede ser el arquero (Ley 2.b.2). Tres miembros humanos del equipo,
un "administrador", un “director técnico” y un "entrenador" estarán
permitidos en el escenario. Una sola computadora por equipo, principalmente
dedicado al procesamiento del sistema de visión y a la identificación de
posiciones.
(b) Los robots
El tamaño de cada robot se limitará a 7.5cm X 7.5cm X 7.5cm en tamaño. La
altura de la antena de comunicación de RF no será considerada en el tamaño
del robot.
La parte superior de los robots no debe ser de color naranja. Un parche que
contenga una región de color azul o amarillo, como lo asignen los
organizadores, identificará los robots en un equipo. Todos los robots deben
tener (por lo menos) en el parche una región sólida de 3.5cm X 3.5 como
identificador de su quipo, ya sea azul o amarillo, que sea visible en su parte
superior. El color que identifica a un equipo cambiará de juego en juego, y el
parche de colores usado deberá ser intercambiable. Cuando se asigne uno de
los 2 colores al equipo (azul o amarillo), los robots no deben contener en el
parche ninguno de los colores usados por el equipo oponente.
Nota: Se recomiendan a los equipos preparar un mínimo de 6 parches de color
diferentes, Tanto como para el equipo azul como para el amarillo, para la
identificación individual de cada robot.
Para habilitar sensores infrarrojos a los costados de cada robot, los cuales
deben tener una luz de color, excepto en las regiones necesariamente usadas
para la funcionalidad del robot, como por ejemplo, las ruedas y el mecanismo
para recoger la bola. Los robots deben llevar uniformes y el tamaño máximo de
los robots será limitado a 8cm X 8cm X 8cm.
Un robot dentro de su propia área de la meta (Ley 1.d.) será considerado como
el "arquero". Al robot arquero se le permitirá coger o sostener la bola solo
cuando este dentro de su propia área de meta.
Cada robot debe ser totalmente independiente, con mecanismos de fuente de
energía y de motores contenidos dentro de este. Sólo comunicación
inalámbrica se permitirá para cualquier tipo de interacción entre el robot y el
computador.
Se permite a los robots dotarlos con brazos, piernas, etc., pero ellos deben
obedecer las restricciones de tamaño (Ley 2.b.1) incluso después de todos los
accesorios añadidos. Ninguno de los robots, excepto el único designado como
arquero, se le permitirá coger o sostener la bola de tal forma que cubra el 30%
de la bola ya sea visto desde la parte superior o desde los costados.
Mientras un fósforo es en marcha, a cuando quiera el árbitro silba el operador
humano debe detener todos los robots que usan la comunicación entre los
robots y la computadora central.
(c) Substituciones
Dos suplentes serán permitidos mientras el juego esta en marcha. En el medio
tiempo, pueden hacerse ilimitadas substituciones. Cuando una substitución
se desea hacer mientras el juego esta en marcha, el administrador del equipo
interesado debe pedir 'tiempo-fuera'' (time-out) para notificar al árbitro, y el
árbitro detendrá el juego en un momento apropiado. Al reiniciar el juego, todos
los robots y la pelota estarán ubicados en las mismas posiciones que estaban
ocupando en el momento que se interrumpió el juego.
(d) Tiempo - fuera (time-out)
El operador humano puede pedir 'tiempo-fuera' para notificar al árbitro. Cada
equipo tendrá derecho a dos tiempos-fuera en un juego y cada uno durará dos
minutos.
Ley 3: La Información transmisible
El administrador, director técnico o entrenador pueden transmitir ciertos
comandos directamente desde la computadora central remota a sus robots.
No se permitirá transmitir comandos con señales de reset para detener uno o
todos los robots o comandos de reiniciar, sin el permiso del árbitro. Cualquier
otra información, como la estrategia de juego, puede ser comunicada a los
robots siempre y cuando el juego no este en marcha. El operador humano no
debe controlar directamente el movimiento de sus robots ya sea con un
joystick o por medio de un teclado bajo ninguna circunstancia. Mientras un
juego este en marcha la computadora central puede enviar cualquier
información autónomamente.
Ley 4: El Sistema de Visión
Para identificar los robots y la pelota en la cancha, se puede usar un sistema
de visión. La ubicación de la cámara de cada equipo o sistema de sensores
debe restringirse a, encima de y dentro de su propia mitad del campo incluido
la línea del centro, a fin de que la cámara no tenga que ser movida después del
cambio de lado en el medio tiempo. Si ambos equipos desean mantener sus
cámaras encima y sobre el círculo central de la cancha, ellos pondrán estos de
lado a lado, equidistante a la línea central y tan cerca la una de la otra como
sea posible. La ubicación de una cámara en lo alto o sistema de sensores debe
estar a 2m de altura o superior.
Ley 5: Duración del Juego
La duración de un juego será dos períodos iguales de 5 minutos cada uno, con
un descanso (medio tiempo) de 10 minutos. El cronómetro oficial hará una
pausa del reloj durante las substituciones, mientras transporten al robot
herido fuera del campo, durante el tiempo-fuera y durante tales situaciones
que merezcan ser consideradas correctas acorde con la prudencia del que
cronometra el tiempo.
Si un equipo no está listo para reanudar el juego después del medio tiempo, se
le otorgaran 5 minutos adicionales. Incluso si después del tiempo adicional
permitido el equipo no está listo para continuar el juego, el equipo será
descalificado del juego.
Ley 6: El Comienzo del juego
Antes de comenzar el juego, el color del equipo (azul/amarillo) o la pelota será
decidido por el lanzamiento de una moneda. El equipo que gana el
lanzamiento de moneda se le permitirá escoger el color que identificará al
equipo (azul / amarillo) o la pelota. El equipo que recibe la pelota se le
permitirá también escoger la banda portadora de frecuencia.
Al comienzo del juego, el equipo atacante se le permitirá posicionar sus robots
libremente en su propia cancha y dentro del círculo del central. Entonces el
equipo que se defiende puede colocar sus robots libremente en su propia
cancha excepto dentro del círculo del central.
Al principio del primer y segundo tiempo, y después de que un gol haya sido
anotado, la pelota debe ser ubicada dentro del círculo central y la pelota debe
ser pateada o debe pasarse hacia la propia cancha del equipo que haga el
saque. Con la señal del árbitro, el juego empezará y todos los robots pueden
moverse libremente.
Al principio del juego o después de que un gol sea anotado, el juego será
iniciado o continuado, con las posiciones de los robots descritas en la Ley 6.2.
Después del medio tiempo, los equipos tienen que cambiar de lado.
Ley 7: El método de Anotar
(a) El Ganador
Un gol será anotado cuando toda la pelota pasa por encima de la línea de
meta. El ganador de un juego se decidirá en base al número de goles
anotados.
(b) El Desempate
En caso de un empate después del segundo tiempo, el ganador se decidirá por
el esquema de muerte súbita. El juego continuará después de un descanso de
5 minutos, por un período máximo de tres minutos. El equipo que logre anotar
el primer gol será declarado como el ganador. Si el empate persiste después de
los 3 minutos extras de juego, el ganador se decidirá a través de los tiros
penaltis. Cada equipo tomará tres tiros penaltis que difieren de Ley 11 debido
a que sólo el que cobra el penal el arquero serán permitidos en el campo de
juego. Los arqueros deben permanecer dentro de su área de la meta y las
posiciones del que patee el penal y de la pelota será igual a lo que dispone la
Ley 11. Después del silbato del árbitro, el arquero puede salir del área de
meta. En caso de que continúen empates después de los tres tiros penaltis,
tiros penaltis adicionales serán cobrados uno-por-uno, hasta que el ganador
pueda decidirse. Todos los tiros penaltis serán cobrados por un solo robot y
comenzarán con el silbato del árbitro. Un tiro penal será finalizado, cuando
cualquier de lo siguiente casos ocurran:
El arquero agarre la pelota con sus accesorios (si tuviera) dentro del área de la
meta.
Ley 8: Las faltas
Una falta será sancionada en los siguientes casos.
Colisionar con un robot del equipo opuesto, intencionalmente o de otra
manera: el árbitro pitará las faltas que directamente afecten al desarrollo del
juego o que parezcan causar un potencial daño al robot oponente. Cuando un
robot defensor intencionalmente empuja a un robot oponente, un tiro libre se
otorgara al equipo opuesto. Esta permitido empujar con la pelota a un jugador
oponente que este de espaldas con tal de que el jugador que esta empujando
siempre está en contacto con la pelota.
Esta permitido empujar al robot arquero dentro del área de meta, si la pelota
está entre el robot que empuja y el arquero. Sin embargo empujar al arquero
dentro de la portería junto con el balón no esta permitido. Si un robot
atacante empuja al arquero junto con la pelota dentro de la portería o cuando
el robot oponente empuja al arquero directamente entonces el árbitro
sancionara saque de arco por caga contra el arquero.
Atacando con más de un robot en el área de meta del equipo oponente será
sancionado con un saque de arco que será cobrado por el equipo del arquero.
Se considera que un robot está en el área de la meta si está más de 50%
dentro, como lo juzgue el árbitro.
Defendiendo con más de un robot en el área de meta será sancionado como
por un tiro penal. (Se considera que un robot está en el área de la meta si está
más de 50% dentro, como lo juzgue el árbitro.) Una excepción a esto es la
situación cuando el robot adicional en el área de meta no esta allí para
defender o si no afecta directamente a la jugada. El árbitro juzgará la decisión
de tiro penal cuando el robot adicional en el área de la meta no está allí para
defender o si no afecta directamente a la jugada. El árbitro juzgará la decisión
de cobrar un tiro penal.
Eso se refiere a la manipulación, tal como lo juzgue el árbitro, cuando un
robot diferente al arquero coge la pelota. También es considerado como
manipulación, si un robot sujeta firmemente la pelota de tal manera que
ningún otro robot pueda manipularla.
El robot arquero debe patear la pelota fuera de su área de meta (Ley 1.d.)
dentro de 10 segundos. El desacato a esta ley se penalizara como penal a
favor del equipo ponente.
Se otorgará saque de meta a favor del arquero del equipo, cuando exista el
bloqueo intencional del arquero en su área de la meta.
Sólo el árbitro y uno de los miembros humanos del equipo (administrador,
director técnico o entrenador) podrán tocar a los robots. Se concederá tiro
penal cuando se toque a los robots sin permiso del árbitro.
Ley 9: Interrupciones del juego
El juego se interrumpirá y la reubicación de los robots será hecha por un
operador humano, sólo cuando:
• Un robot tiene que ser cambiado.
• Un robot se ha desplomado de tal manera que bloquee el área de
meta.
• Un gol se anota o una falta ocurre.
El arbitro sanciona un saque de arco (Ley 12) o free ball (Ley 13).
Ley 10: Tiro libre
Cuando un robot defensor intencionalmente empuja a un robot oponente, un
tiro libre se le otorgará al equipo oponente (Ley 8.1.). La pelota se pondrá a la
posición marcada para el cobro de tiro libre pertinente (FK) sobre el campo. El
robot encargado de patear el tiro libre se ubicará detrás de la pelota. El equipo
atacante puede posicionar sus robots libremente dentro de su propia cancha.
Los robots defensores se ubicaran delante de la línea del área de meta tocando
la línea en cualquier costado del arco dibujado. Con el silbato del árbitro todos
los robots pueden empezar a moverse libremente.
Ley 11: Tiro Penal
Se sancionará penal bajo las siguientes situaciones:
Defender con más de un robot dentro del área de meta (Ley 8.4.).
El despeje tardío del arquero para sacar la bola fuera de su área de meta
dentro de 10 segundos (Ley 8.6.).
Cuando cualquier de los integrantes humanos toca los robots sin el permiso
del árbitro, cuando el juego esta en marcha (Ley 8.8.).
Cuando el árbitro sanciona tiro penal, la bola se ubicará en la posición
marcada en la cancha para el cobro del tiro penal pertinente (PK) robot
encargado de ejecutar el tiro penal se ubicará detrás de la pelota. Mientras
que el arquero tendrá uno de sus lados en contacto con la línea de meta. El
arquero puede pueden orientarse en cualquier dirección. Los otros robots se
ubicarán libremente detrás de la línea central del campo de juego (detrás de la
mitad de la cancha), el equipo atacante tendrá preferencia de posicionar sus
robots. El juego reiniciará normalmente (todos los robots empezarán a
moverse libremente) después del silbato del árbitro. El robot encargado de
patear el tiro penal puede patearlo directamente o puede driblar (avanzar con
el balón junto a él) la pelota.
Ley 12: Saque de arco
Se sancionara saque de arco en las siguientes situaciones.
Cuando un robot atacante empuja al robot arquero dentro del área de meta, el
árbitro sancionará saque de arco que será ejecutado por el arquero (Ley 8.2.).
Atacar con más de un robot dentro del área de meta del equipo oponente se
sancionará con saque de arco a favor del equipo defensor (Ley 8.3.).
Cuando el robot oponente bloquea intencionalmente al arquero dentro de su
área de meta (Ley 8.7.).
Cuando el arquero coge la pelota con cualquiera de sus accesorios (si tuviese)
dentro de su área de meta.
Cuando se paraliza el juego dentro del área de meta durante 10 segundos.
Durante el cobró del saque de arco sólo el arquero se permitirá dentro del área
de meta y la pelota puede ubicarse en cualquier parte dentro del área de meta.
Los otros robots del equipo se ubicarán fuera del área de meta durante el
saque de arco. El equipo atacante tendrá preferencia para posicionar sus
robots dentro de cualquier parte de la cancha, pero debe estar de acuerdo a la
Ley 8.3. El equipo defensor puede poner sus robots dentro de su propio lado
de la cancha. El juego reiniciará con el silbato del árbitro.
Ley 13: Free ball
El árbitro sancionará free-ball cuando una paralización del juego ocurre
durante 10 segundos fuera del área de la meta.
Cuando se sanciona un free ball dentro de cualquier cuarto de la cancha de
juego, la pelota se ubicará en la posición marcada de free ball pertinente (FB).
Un robot de cada equipo se lo pondrá a 20cm alejados de la posición de la
pelota en dirección longitudinal de la cancha de juego. Los otros robots (de
ambos equipos) pueden ponerse libremente fuera del cuarto de cancha donde
se ejecutará el free ball, pero con la regla de que, el equipo defensor tendrá
preferencia de posicionar sus robots. El juego continuará cuando el árbitro de
la señal y todos los robots podrán moverse libremente.
CAPITULO II
2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS PARA EL DISEÑO DEL ROBOT
2.1 Microcontrolador.
• Un microcontrolador es un circuito integrado de alta escala de
integración que incorpora la mayor parte de los elementos que
configuran un controlador.
• Un microcontrolador dispone normalmente de los siguientes
componentes:
• Procesador o UCP (Unidad Central de Proceso).
• Memoria RAM para Contener los datos.
• Memoria para el programa tipo ROM/PROM/EPROM.
• Líneas de E/S para comunicars7e con el exterior.
• Diversos módulos para el control de periféricos (temporizadores,
Puertas Serie y Paralelo, CAD: Conversores Analógico/Digital, CDA:
Conversores Digital/Analógico, etc.).
• Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de
todo el sistema.
Los productos que para su regulación incorporan un microcontrolador
disponen de las siguientes ventajas:
• Aumento de prestaciones: un mayor control sobre un determinado
elemento representa una mejora considerable en el mismo.
• Aumento de la fiabilidad: al reemplazar el microcontrolador por un elevado
número de elementos disminuye el riesgo de averías y se precisan menos
ajustes.
• Reducción del tamaño en el producto acabado: La integración del
microcontrolador en un chip disminuye el volumen, la mano de obra y los
stocks.
• Mayor flexibilidad: las características de control están programadas por lo
que su modificación sólo necesita cambios en el programa de
instrucciones.
El microcontrolador es en definitiva un circuito integrado que incluye todos los
componentes de un computador. Debido a su reducido tamaño es posible
montar el controlador en el propio dispositivo al que gobierna. En este caso el
controlador recibe el nombre de controlador empotrado (embedded controller).
2.1.1 Aplicaciones de los microcontroladores.
Cada vez existen más productos que incorporan un microcontrolador con el fin
de aumentar sustancialmente sus prestaciones, reducir su tamaño y coste,
mejorar su fiabilidad y disminuir el consumo.
Algunos fabricantes de microcontroladores superan el millón de unidades de
un modelo determinado producidas en una semana. Este dato puede dar una
idea de la masiva utilización de estos componentes.
Los microcontroladores están siendo empleados en multitud de sistemas
presentes en nuestra vida diaria, como pueden ser juguetes, horno
microondas, frigoríficos, televisores, computadoras, impresoras, módems, el
sistema de arranque de nuestro coche, etc. Y otras aplicaciones con las que
seguramente no estaremos tan familiarizados como instrumentación
electrónica, control de sistemas en una nave espacial, etc. Una aplicación
típica podría emplear varios microcontroladores para controlar pequeñas
partes del sistema. Estos pequeños controladores podrían comunicarse entre
ellos y con un procesador central, probablemente más potente, para compartir
la información y coordinar sus acciones, como, de hecho, ocurre ya
habitualmente en cualquier PC.
2.1.2 Características de los Microcontroladores PIC.
• Arquitectura Hardware.
La CPU se conecta de manera independiente y con diferentes buses,
a memoria de instrucciones y datos, por lo tanto la CPU puede
acceder simultáneamente a las dos memorias (Ver Figura II.4).
Figura II.4 Arquitectura Harvard
• Técnica de pipe-line (segmentación).
La segmentación permite al procesador realizar al mismo tiempo la
ejecución de una instrucción y la búsqueda del código de la siguiente. De
esta forma se puede ejecutar cada instrucción en un ciclo de instrucción
(4 ciclos de reloj). Las instrucciones de salto ocupan dos ciclos de
instrucción (8 ciclos de reloj) al no conocer la dirección de la siguiente
instrucción hasta que no se haya completado la de bifurcación.
• Juego de instrucciones RISC.
Los PICS de la gama baja posee 33 instrucciones, 35 los de la gama media
y casi 60 los de la gama alta
• Juego de instrucciones ortogonal.
Cualquier instrucción puede manejar cualquier elemento de la
arquitectura como fuente o como destino.
• Arquitectura basada en banco de registros.
Todos los objetos del sistema se encuentran implementados físicamente
como registros.
• Variedad de modelos de PICS con prestaciones y recursos diferentes.
La gran variedad de modelos de PICS permite que el usuario pueda
seleccionar el más conveniente para su proyecto.
• Variedad de herramientas de soporte.
Son muy abundantes los programadores, simuladores, emuladores de
tiempo real, ensambladores, compiladores, etc.
2.1.3 Arquitectura de los microcontroladores PIC.
Poseen una arquitectura Harvard con 8 bits para el bus de datos y longitud
variable para el bus de instrucciones que dependerá del PIC.
El juego de instrucciones es RISC y varía desde 33 a 58 instrucciones.
Bloques fundamentales de la arquitectura.
2.1.3.1 Memoria de programa.
El PIC 16F628 posee una memoria EEPROM de instrucciones de solo 2K por
tanto se ignoran los 2 bits de mayor peso del PIC.
2.1.3.2 El contador de programa.
El rango de direcciones que cubre el contador de programa abarca desde la
000 H hasta la 07FF H(es decir 2048 posiciones).Los dos bits de mayor peso se
ignoran, luego las direcciones 0324 H, 0B24 H, 1324 H, 1B24 H son
equivalentes. Como es de 13 bits necesita 2 registros para almacenarse en la
memoria RAM. Los 8 bits menos significativos se almacenan en el registro
PCL, situado en la posición 03 H y los más significativos en los bits de menor
peso de PCLATH que se encuentra en 0A H.
En las instrucciones de salto CALL y GOTO los 11 bits de menor peso vienen
del código de la instrucción y los 2 de mayor peso de PCLATH.
2.1.3.3 La pila.
La pila tiene 8 niveles de profundidad y funciona como un buffer circular el
valor obtenido en el noveno POP es el mismo que en el primero. Las
instrucciones CALL y las interrupciones cargan el contenido del PC en la pila.
Las instrucciones RETURN, RETLW, RETFIE saca el nivel superior de la pila al
PC sin verse afectado PCLATH.
No existen instrucciones especiales (POP,PUSH) de manejo de pila ,ni tampoco
señal de desbordamiento de pila.
2.1.3.4 Reinicialización (RESET).
Cuando se aplica un nivel bajo en la patita MCLR#/Vpp el microcontrolador
reinicializa su estado, produciendo 2 acciones importantes:
� El contador de Programa se carga con la dirección 0x00
� La mayoría de los registros de estado y control del procesador toman
un estado conocido y determinado
Causas de generación del reset:
a) Al conectar la alimentación VDD por Power-On-Reset
b) Al activarse MCLR# durante el estado de reposo
c) Al activarse MCLR# durante el funcionamiento normal
d) Al sobrepasar el contaje el Perro guardián(WDT)
e) Direccionamiento de la memoria de datos
Figura II.5 Circuito de Reset
Los bits del registro de estado RP1 y RP0 determinan el banco a acceder. Se
necesita 7 bits para direccionar las 128 posiciones del banco seleccionado.
Esto se puede realizar mediante:
� Direccionamiento directo: Los 7 bits vienen incluidos en el código de
operación de la instrucción
� Direccionamiento indirecto: Se utiliza como operando el registro INDF( 0x
00), en realidad la dirección se encuentra en los 7 bits menos
significativos del registro (FSR).El bit 8 del registro FSR junto con el bit 8
del registro de estado (IRP) indican el banco a acceder. En el PIC 16C72
IRP =0
2.1.3.5 Periféricos Digitales de Entrada
Pulsadores
Estos dispositivos permiten introducir un nivel lógico en el momento que se
les acciona pasando al nivel contrario cuando se deja de hacerlo y vuelven a la
posición de reposo (ver figura II.6 y figura II.7)
Figura II.6 Pulsadores Activado por Nivel Bajo
Figura II.7 Pulsadores Activado por Nivel Alto
Interruptores
Los interruptores tienen dos estados estables abierto o cerrado y hay que
accionarlos para cambiar de uno a otro (ver figura II.8 y Figura II.9)
Figura II.8 Interruptores Activado por nivel Bajo
Figura II.9 Interruptores Activado por nivel Alto
Circuito Antirrebotes.
Los rebotes se producen en el instante en que se abren o se cierran las
láminas metálicas del interruptor o pulsador. Hay un momento de
inestabilidad en el que, aunque solo se haya accionado el dispositivo una vez,
las laminas se abren y se cierran múltiples veces en el momento de la
transición.
Los rebotes duran varios milisegundos y como el microcontrolador explora el
estado de la línea de entrada cada pocos milisegundos, el efecto que produce
es como si se hubiese abierto y cerrado el interruptor varias veces. Las
consecuencias de esta falsa interpretación pueden provocar resultados
erróneos.
Se encarga de eliminarlo por software, que consiste en que al identificar el
primer flanco de la señal de entrada, el flujo de control pasa a una subrutina
de retardo de varios milisegundos antes de pasar a detectar si se ha producido
el flanco contrario y el otro los elimina con circuitería externa o hardware
mediante algunos circuitos (ver figura II.10)
Figura II.10 Circuitos Antirrebotes.
2.1.3.6 Tipos de Osciladores.
Los PICs admiten 4 tipos de osciladores externos para aplicarles la frecuencia
de funcionamiento.
a) RC. Oscilador con resistencia y condensador.
b) XT. Cristal.
c) HS. Cristal de alta velocidad.
d) LP. Cristal para baja frecuencia y bajo consumo de potencia.
El tipo empleado debe especificarse en dos bits (FOSC1 y FOSC0) de la
palabra de configuración (Ver tabla II.1).
Registro de configuración
El registro de configuración se puede leer o escribir durante el proceso de
grabación (ver tabla I) del dispositivo y responde a una posición reservada de
dirección 0xFFF.
Tabla I Registro de configuración
7 6 5 4 3 2 1 0
0 0 0 0 CP WDTE FOSC1 FOSC0
FOSC1:FOSC0 Selecciona el tipo de oscilador.
00 = Oscilador LP de bajo consumo.
01 = Oscilador XT estándar.
10 = Oscilador HS de alta velocidad.
11 = Oscilador RC de bajo costo.
Es un circuito externo que le indica al micro la velocidad a la que debe
trabajar. Este circuito, que se conoce como oscilador o reloj, es muy simple
pero de vital importancia para el buen funcionamiento del sistema. El
P1C16C84/F84 puede utilizar cuatro tipos de reloj diferentes.
En el momento de programar o "quemar" el microcontrolador se debe
especificar qué tipo de oscilador se usa. Esto se hace a través de unos fusibles
llamados "fusibles de configuración" o fuses.
Oscilador tipo RC.
Se trata de un oscilador de bajo coste formado por una simple resistencia y un
condensador, cuyo valor depende de los valores de los dos elementos de la red
R-C, proporciona una estabilidad de frecuencia mediana, es decir se utiliza
cuando no se requiere una gran precisión en la generación de impulsos de
reloj (Ver figura II.11).
Figura II.11 Oscilador tipo RC.
Oscilador tipo XT.
Es un oscilador de cristal o resonador para frecuencias estándar
comprendidas entre 100KHz y 4MHz.
Internamente esta frecuencia es dividida por cuatro, lo que hace que la
frecuencia efectiva de trabajo sea de 1 MHz, por lo que cada instrucción se
ejecuta en un microsegundo.
Se obtiene una mayor precisión en la generación de impulsos pero son más
caros. El cristal de cuarzo o el resonador cerámico se coloca entre las patitas
OSC1 y OSC2 (ver figura II.12).
Figura II.12 Oscilador tipo XT
Si no requieres mucha precisión en el oscilador, puedes utilizar una
resistencia y un condensador, donde OSC2 queda libre entregando una señal
cuya frecuencia es la del OSC/4 (Ver figura II.13).
Figura II.13 Oscilador tipo XT Sencillo
Según las recomendaciones de Microchip R puede tomar valores entre 5k y
100k, y C superior a 20pf.
2.1.4 PIC16F628
El PIC 16F628 incorpora tres características importantes Procesador tipo RISC
(Procesador con un Conjunto Reducido de Instrucciones) Procesador
segmentado.
El PIC16F628 está fabricado en tecnología CMOS, consume baja potencia, y es
completamente estático (si el reloj se detiene, los datos de la memoria no se
pierden).
El encapsulado más común para estos microcontrolador es el DIP de 18 pines,
y utiliza un reloj de 4 MHz (cristal de cuarzo). Sin embargo, hay otros tipos de
encapsulado, por ejemplo, el encapsulado tipo surface mount (montaje
superficial) es mucho + pequeño (ver figura II.14).
Figura II.14 PIC 16F628
2.1.4.1 Características principales
• Conjunto reducido de instrucciones (RISC).
• Oscilador interno de 4MHz.
• Las instrucciones se ejecutan en un sólo ciclo de máquina excepto los
saltos (goto y call), que requieren 2 ciclos. Aquí hay que especificar que
un ciclo de máquina se lleva 4 ciclos de reloj, si se utiliza el reloj interno
de 4MHz, los ciclos de máquina se realizarán con una frecuencia de
1MHz, es decir que cada instrucción se ejecutará en 1uS
(microsegundo).
• Opera con una frecuencia de reloj de hasta 20 MHz (ciclo de máquina
de 200 ns).
• Memoria de programa: 2048 locaciones de 14 bits.
• Memoria de datos: Memoria RAM de 224 bytes (8 bits por registro).
• Memoria EEPROM: 128 bytes (8 bits por registro).
• Stack de 8 niveles.
• 16 Terminales de I/O que soportan corrientes de hasta 25 Ma.
• 3 Temporizadores.
• Módulos de comunicación serie, comparadores, PWM.
Otra característica de los PICs es el manejo de los bancos de registros. En
línea general, los registros se clasifican como de uso general (GPR) y de uso
específico o de funciones especiales (SFR).
Los registros de uso general pueden ser usados directamente por el usuario,
sin existir restricciones. Pueden servir para almacenar resultados que se
reciben desde el registro W (acumulador), datos que provienen de las puertas
de entradas, etc.
Los registros de uso específicos no pueden ser usados directamente por el
usuario. Estos registros controlan prácticamente todo el funcionamiento del
microcontrolador, pues toda la configuración necesaria para funcionamiento
del microcontrolador es hecho a través de algún tipo de SFR.
2.1.4.2 Arquitectura HARDWARE
Con estos recursos el PIC es capaz de ejecutar instrucciones solamente en un
ciclo de instrucción. Con la estructura segmentada se pueden realizar
simultáneamente las dos fases en que se descompone cada instrucción,
ejecución de la instrucción y búsqueda de la siguiente.
La separación de los dos tipos de memoria son los pilares de la arquitectura
Harvard, esto permite acceder en forma simultánea e independiente a la
memoria de datos y a la de instrucciones. El tener memorias separadas
permite que cada una tenga el ancho y tamaño más adecuado. Así en el PIC
16F628 el ancho de los datos es de un byte, mientras que la de las
instrucciones es de 14 bits.
2.1.4.3 Encapsulado DIP (Dual In line Pin) - PIC16F628
Patas 1, 2, 3, 17 y 18 (RA0-RA4/TOCKI): Es el PORT A. Corresponden a 5
líneas bidireccionales de E/S (definidas por programación). Es capaz de
entregar niveles TTL cuando la alimentación aplicada en VDD es de 5V ± 5%.
El pin RA4/TOCKI como entrada puede programarse en funcionamiento
normal o como entrada del contador/temporizador TMR0. Cuando este pin se
programa como entrada digital, funciona como un disparador de Schmitt
(Schmitt trigger), puede reconocer señales un poco distorsionadas y llevarlas a
niveles lógicos (cero y cinco voltios). Cuando se usa como salida digital se
comporta como colector abierto; por lo tanto se debe poner una resistencia de
pull-Up (resistencia externa conectada a un nivel de cinco voltios). Como
salida, la lógica es inversa: un "0" escrito al pin del puerto entrega a la salida
un "1" lógico. Este pin como salida no puede manejar cargas como fuente, sólo
en el modo sumidero.
Pata 4 (MCLR / Vpp): Es una pata de múltiples aplicaciones, es la entrada de
Reset (master clear) si está a nivel bajo y también es la habilitación de la
tensión de programación cuando se está programando el dispositivo. Cuando
su tensión es la de VDD el PIC funciona normalmente.
Patas 5 y 14 (VSS y VDD): Son respectivamente las patas de masa y
alimentación. La tensión de alimentación de un PIC está comprendida entre
2V y 6V aunque se recomienda no sobrepasar los 5.5V.
Patas 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 (RB0-RB7): Es el PORT B. Corresponden a ocho
líneas bidireccionales de E/S (definidas por programación). Pueden manejar
niveles TTL cuando la tensión de alimentación aplicada en VDD es de 5V ±
5%. RB0 puede programarse además como entrada de interrupciones externas
INT. Los pines RB4 a RB7 pueden programarse para responder a
interrupciones por cambio de estado. Las patas RB6 y RB7 se corresponden
con las líneas de entrada de reloj y entrada de datos respectivamente, cuando
está en modo programación del integrado.
Patas 15 y 16 (OSC1/CLKIN y OSC2/CLKOUT): Corresponden a los pines de
la entrada externa de reloj y salida de oscilador a cristal respectivamente.
Como estos dispositivos son de tecnología CMOS, todos los pines deben estar
conectados a alguna parte, nunca dejarlos al aire porque se puede dañar el
integrado. Los pines que no se estén usando se deben conectar a la fuente de
alimentación de +5V (Ver figura II.15)
Figura II.15 Pines no Utilizados
2.1.4.4. Capacidad de corriente en los puertos
La máxima capacidad de corriente de cada uno de los pines de los puertos en
modo sumidero (sink) es de 25 mA y en modo fuente (source) es de 20 mA. La
máxima capacidad de corriente total se muestra en la Tabla II
Tabla II Capacidad de Corriente en los puertos del Pic PUERTO A PUERTO B
Modo Sumidero 80 mA 150 mA
Modo Fuente 50 mA 100 mA
2.1.4.5. Mapa de la distribución de memoria de datos
El PIC 16F628 la distribución de los registros de datos están distribuidos
según indica la Figura II.16
Figura III.16 Mapa de Registros del Pic 16F628
2.1.4.6 Configuración de los puertos del PIC
Llegó el momento de ver como configurar los puertos del PIC. Para poder
hacerlo es necesario conocer la tabla de registros de la memoria de datos, la
cual como dijimos, está dividida en el BANCO 0 y BANCO 1.
Los registros importantes en la configuración de los puertos son:
STATUS dirección 0x3
PORTA dirección 0x5
PORTB dirección 0x6
TRISA dirección 0x5
TRISB dirección 0x6
Por defecto el PIC tendrá todos los puertos de I/O (es decir los puertos RA y
RB), colocados como entrada de datos, y si queremos cambiarlos habrá que
configurarlos.
Al configurar los puertos deberás tener en cuenta que:
Si asignas un CERO (0) a un pin, éste quedará como salida y si le asignas un
UNO (1), quedará como entrada.
Esta asignación se hace en:
TRISA para los pines del PUERTO A (8 bits)
TRISB para los pines del PUERTO B (8 bits)
Por Ejemplo:
Si TRISA es igual a 11110 todos sus pines serán entradas salvo RA0 que esta
como salida.
Si TRISB es igual a 00000001 todos sus pines serán salidas salvo RB0 que
esta como entrada.
Cuando el PIC arranca se encuentra en el BANCO 0, como TRISA y TRISB
están en el BANCO 1 no queda otra, deberemos cambiar de banco. Esto se
logra a través del Registro STATUS.
2.1.4.7 Registros importante del PIC 16F628
STATUS es un Registro de 8 bits u 8 casillas, en el cual la Nº 5 (RP0) (ver
Tabla III) define la posición del banco en donde nos encontramos.
Si pones un CERO (0) a RP0 estaremos en el BANCO 0.
Si le pones un UNO (1) ya ves, estaremos en el BANCO 1
Tabla III Registro Status del PIC 16F628
REGISTRO STATUS
7 6 5 4 3 2 1 0
IRP RP1 RP0 TO PD Z DC C
IRP: Selecciona de bancos para el direccionamiento indirecto.
Este bit junto con el de más peso del registro FSR sirven para determinar
el banco de la memoria de datos seleccionado. En el PIC al disponer de dos
bancos no se usa este bit y debe ponerse a 0 (IRP=0).
0 = Banco 0 y 1 (0x00-0xFF)
1 = Bancos 2 y 3 (0x100-0x1FF)
RP1:RP0: Selección de banco para el direccionamiento directo.
Como el PIC16C72 solo tiene dos bancos únicamente emplea el bit RP0 de
forma que cuando vale 1 se accede al banco 1 y cuando vale 0 se accede al
banco 0.Después de un reset RP0=0
00 = Banco 0 (0x00-0x7F)
01 = Banco 1 (0x80-0xFF)
10 = Banco 2 (0x100-0x17F)
11 = Banco 3 (0x180-0x1FF)
TO#: Timer Out
1 = Se pone a 1 tras conectar la alimentación VDD o ejecutar "CLRWDT" o
"SLLEP".
0 = Se pone a 0 cuando se produce el desbordamiento del Perro guardián
"WDT".
PD#: Power Down.
1 = Se pone a 1 tras conectar la alimentación VDD o ejecutar "CLRWDT".
0 = Se pone a 0 al ejecutar la instrucción "SLEEP".
Z: Señalizador de cero.
1 = El resultado de una instrucción aritmético-lógica ha sido 0.
0 = El resultado de una instrucción aritmético-lógica no ha sido 0.
DC: Señalizador de acarreo en el 4º bit de menos peso.
1 = Acarreo en la suma o no acarreo en la resta.
0 = No acarreo en la suma o acarreo en la resta.
C: Señalizador de acarreo en el octavo bit (MSB).
1 = Acarreo en la suma o no acarreo en la resta.
0 = No acarreo en la suma o acarreo en la resta.
Algunos registros específicos aparecen por primera vez y se proporcionan unos
comentarios aclaratorios de sus funciones.
• PCLATH contiene los 5 bits de más peso del PC.
• INTCON soporta varios señalizadores para el control y activación de
todas las posibles funciones de interrupción, excepto la del modulo
comparador.
• PIR1 en este registro se ubica el señalizador que indica el estado interno
del comparador.
• PIE1 contiene el bit de activación para la interrupción que provoca el
comparador.
• PCON soporta los dos señalizadores que diferencian entre el reset
provocado por conexión de alimentación (POR: Power-On-Reset) y el que
se origina cuando se detecta un fallo en la alimentación (BOD: Brown-
Out-Detect).
• CMCON controla las entradas y salidas del modulo Comparador.
• VRCON controla el funcionamiento del modulo de Tensión de
referencia.
Registro de OPTION.
Se utiliza para controlar los temporizadores y preescaladores.
Registros INTCON, PIE1, PIR1.
Controla los desbordamientos en los temporizadores y la habilitación de las
interrupciones. Se debe hacer un clear antes de las interrupciones.
Registro PCON.
Para diferenciar los Reset, externo Power On Reset (ver tabla IV), o WatchDog
Reset. Reset externo: Los PIC 16FXX posee un pin para reinicializar el sistema.
Reset, MCLR#/Vpp
Tabla IV Registro PCON del PIC 16F628
Registro PCON
7 6 5 4 3 2 1 0
0 0 0 0 0 0 POR# BOR#
POR#: Indica el estado del Power-On-Reset.
1 = No ha ocurrido el Power-On-Reset.
0 =Ha ocurrido el Power-On-Reset.
BOR#: Indica el estado del Brown-out-Reset.
1 = No ha ocurrido el Brown-out-Reset.
0 = Ha ocurrido el Brown-out-Reset.
2.1.6.8 Ejemplos de Programación
En la taba V código de ejemplo que configure todos los pines del puerto A
como entrada y todos los del puerto B como salida.
Tabla V Código de Ejemplo
;---------------Encabezado------------- List p=16f628 ; usaremos el PIC 16f84 radix hex ; y la numeración hexadecimal ;------------mapa de memoria--------- estado equ 0x03 ; Aquí le asignamos nombres a los trisa equ 0x05 ; registros indicando la posición trisb equ 0x06 ; en la que se encuentran ;-------Configuración de puertos------- reset org 0x00 ; origen del programa, aquí comenzaré ; siempre que ocurra un reset goto inicio ; salto a "inicio" org 0x05 ; origen del código de programa inicio bsf estado,5 ; pongo rp0 a 1 y paso al banco1 movlw b'11111' ; cargo W con 11111 movwf trisa ; y paso el valor a trisa movlw b'00000000' ; cargo W con 00000000 movwf trisb ; y paso el valor a trisb bcf estado,5 ; pongo rp0 a 0 y regreso al banco0 ;------------------------------------------ End ; se acabó ;------------------------------------------
Descripción del código
Todo lo que escribas luego de un ";" (punto y coma) será ignorado por el
ensamblador, estos son los famosos comentarios, y sirve para saber que hace
cada línea de código.
Dicho esto no queda más que describir el código, así que vamos por partes.
Tabla VI Encabezado del código
;---------------Encabezado------------- list p=16f628A ; usaremos el PIC 16f628A radix hex ; y la numeración hexadecimal En la Tabla VI le indicas al ensamblador para que microcontrolador estas
codificando (PIC16F628A). La cuál será el sistema de numeración que
utilizarás (hexadecimal).
Nota que hay tres columnas, en este caso la primera está vacía. Respeta las
tabulaciones para no confundir al ensamblador.
Tabla VII Asignación de memoria
;------------mapa de memoria--------- estado equ 0x03 ; Aquí le asignamos nombres a los trisa equ 0x05 ; registros indicando la posición trisb equ 0x06 ; en la que se encuentran
Al registro STATUS como la indica en la Tabla VII, que está en la posición
0x03 de la memoria de datos le puse la etiqueta "estado”. equ es igual. (Es
decir, le estoy asignando el nombre estado al registro que está en la posición
0x03 de la memoria de datos).
Luego lo mismo con trisa y trisb.
Tabla VIII Configuración de Puerto I/O ;-------Configuración de puertos------- reset org 0x00 ; origen del programa, aquí comenzaré ; siempre que ocurra un reset goto inicio ; salto a "inicio" org 0x05 ; origen del código de programa inicio bsf estado,5 ; pongo rp0 a 1 y paso al banco1 movlw b'11111' ; cargo W con 11111 movwf trisa ; y paso el valor a trisa movlw b'00000000' ; cargo W con 00000000 movwf trisb ; y paso el valor a trisb bcf estado,5 ; pongo rp0 a 0 y regreso al banco0
� La directiva org (ver Tabla VII) indica el sitio de la memoria en donde
se escribe una parte del programa. En este caso el contador de
programa apuntará a la dirección 0x00 (reset) entonces ejecutará la
instrucción que sigue a continuación, (saltar a la etiqueta inicio) y
nuestro código de programa comienza en la dirección de memoria
0x05 (aquí salto por encima de la interrupción 0x04)
� BSF, (SET FILE REGISTER), es la instrucción que pone un uno en el
bit del registro especificado, en este caso pone a uno el bit 5 del
registro STATUS (el rp0), para pasar al banco 1.
� movlw, mueve el siguiente literal al Registro W.
� W, es el Registro de Trabajo, y lo usamos para almacenar
momentáneamente los datos que queremos mover, una vez hecho
esto pasamos el dato a trisa, o a trisb, según el caso.
� movwf, mueve el contenido del registro W al registro f, en este caso
f sería trisa o trisb.
� BCF (BIT CLEAR FILE REGISTER), ésta instrucción limpia el bit del
registro especificado, o lo pone a cero, en este caso pone a cero el bit
5 del registro STATUS para regresar al banco 0.
2.2 Reguladores de tensión
2.2.1 Historia de los reguladores monolíticos de tensión
La historia de los reguladores lineales empieza por la necesidad de simplificar
el proceso de entrega de un voltaje regulado, con el menor tiempo de diseño
posible. En 1968 la empresa Fairchild logró integrar en un solo circuito
integrado el uA 723, un amplificador operacional, un diodo zener, unas
resistencias y unos transistores, logrando así el primer regulador monolítico
que aún se utiliza ampliamente.
Este circuito viene con circuitos internos de protección. Su capacidad de
entrega de corriente es limitada por lo que el diseñador debe aumentarle
transistores externos para aumentar su capacidad.
También debe adicionar una resistencia para limitar la corriente a un valor
aceptable en caso de que haya un corto circuito en la salida.
Es desde este momento se inicia la carrera para el diseño de un circuito
regulador de voltaje fijo de 3 terminales. Esta carrera fue ganada por la
National Semiconductor con el LM309.
Poco después la Fairchild sacó la serie 7800 (comenzó con el 7805, que da
una salida de 5 voltios). En ambos casos sólo es necesario conectar a la
entrada la fuente de tensión no regulada y a la salida la carga. Se pone en la
entrada y la salida unos capacitores desacopladores para mejorar el
rendimiento.
2.2.2 Reguladores Integrados de Voltaje.
Todo dispositivo electrónico, desde una PC hasta un amplificador, debe
necesariamente poseer una fuente de poder para su funcionamiento, que
recibe la tensión de 220 volts RMS y 50 Hz. Y la convierte en una señal DC
sin ripple. En efecto, diseñada y realizada de mil formas distintas, siempre se
encuentra presente en todo equipo electrónico cualquiera sea su uso o
complejidad. Es por esto que a la hora de realizar cualquier circuito
electrónico práctico, el diseñador debe necesariamente realizar una fuente de
alimentación acorde a las necesidades del circuito, en muchas ocasiones
diseñar tal fuente resultaba una tarea bastante difícil y tediosa, sobre todo si
el diseño incluía transistores, zener, etc. Se debían asumir compromisos que
relacionaban la complejidad del diseño con la estabilidad del mismo.
Afortunadamente las empresas diseñadoras de componentes han puesto fin a
esta peripecias, presentando, hace ya algunas décadas, los reguladores
integrados. Estos dispositivos de gran utilidad aúnan todas las ventajas de
una completa fuente de alimentación en un solo encapsulado reduciendo el
problema de un buen diseño, a unos pocos componentes. En esta tecnología
encontramos reguladores integrados fijos y variables, series y paralelos. Los
que a continuación se detallaran corresponden a Reguladores Serie.
2.2.2.1 Reguladores fijos
En la mayoría de las aplicaciones se requiere una tensión fija y estable de un
determinado valor. Una de las familias de reguladores ideales para este tipo
de necesidades es la 78XX. El fabricante utiliza los siguientes códigos
relacionados con este IC (Integrated Circuit), ejemplo el LM7812T.
Las primera letras (LM) corresponden al código que indica el fabricante y los
dos número finales (12) corresponden a la denominación que utilizan todos los
fabricantes para el mismo componente, mientras que la última letra (T) indica
un código adicional que se refiere al tipo de cápsula o case (package de
aluminio, epoxy o acero) que tiene relación con la potencia y corrientes del
integrado (Ver Tabla IX).
Tabla IX Reguladores Fijos
Número Tensión de salida
LM7805 5 Voltios LM7806 6 Voltios LM7808 8 Voltios
LM7809 9 Voltios LM7812 12 Voltios LM7815 15 Voltios LM7818 18 Voltios
LM7824 24 Voltios LM7830 30 Voltios
Existen fabricantes que construyen modelos con voltajes intercalados a la
tabla anterior.
Cada uno de estos dispositivos posee sólo tres terminales, el pin 1 corresponde
a la entrada de tensión no regulada, Pin 3 es la salida regulada y pin 2 la
masa común a ambas. En cuanto al encapsulado, conviene aclarar que, si
bien están disponibles en varios tipos, generalmente se los suele encontrar en
el encapsulado del tipo TO-220, como el usado en clases (Ver figura II.17).
Figura II.17 Regulador Fijo
Como se observa, sólo fueron agregados dos capacitores al circuito integrado,
C1, que se halla a la entrada del regulador, filtra la tensión de posibles
transitorios, ruido de RF (radiofrecuencia) y picos indeseables, mientras que
C2, que se encuentra a la salida, disminuye la posible tensión de rizado que
pudiera haber a la salida, a la vez que evita oscilaciones indeseadas o
espureas. En cuanto a la tensión de entrada, se puede mencionar que es de
un rango muy amplio, como se aprecia. Por ejemplo, si el regulador elegido es
uno de nueve volts (LM7809), la tensión de entrada podrá ser de entre 12 y 39
voltios. Para realizar una fuente de alimentación fija completa, observemos la
figura II.18.
En este diseño partimos directamente de la tensión alterna de red (220v ó
110v depende del país), para lograr una tensión perfectamente estable.
Primeramente, como es lógico, la tensión es reducida hasta un valor
manejable por un transformador. Luego, esta tensión alternada de bajo valor
es rectificada por el puente de Graetz D1, obteniéndose así una señal de onda
completa. Después la señal se filtra por medio de C1 consiguiéndose de esta
forma una tensión continua no estabilizada, es decir con ripple, que es
inyectada al circuito anterior para su regulación.
Figura II.18 Fuente de Alimentación Fija Completa
Características de las fuentes con reguladores integrados.
En una fuente de poder existen 3 parámetros que se deben considerar.
• Regulación de línea: establece cuánto varía la tensión de salida
frente a variaciones en la tensión de entrada. Es posible comprobar
que para un cambio de 20 voltios a la entrada se produce una
variación de sólo 4 mV a la salida, con lo cual, podemos suponer
que es inmune a los cambios de tensión de entrada.
• Regulación de carga: indica cuánto varía la tensión de salida
cuando la corriente varía de un mínimo al máximo. Nuevamente los
resultados obtenidos son excelentes: para una variación de
corriente de 1,5 amperios, la tensión de salida solamente se
modifica en 10 milésimas de voltio.
• Ripple Rejection: este valor indica cuántas veces se reduce la
tensión de rizado entre la salida con respecto a la entrada. Con el
capacitor de salida se obtienen valores típicos de 75 dB. Esto
implica que la tensión de rizado a la salida es 5000 veces menor
que a la entrada, lo cual hace que este comportamiento sea muy
parecido a una pila o batería. Esta característica posibilita la
disminución de la capacidad de C1, con la reducción de costo y
tamaño que esto trae aparejado.
Finalmente, la corriente que este tipo de dispositivo es capaz de entregar
puede ir en 3 rangos.. y por lo anterior se fabrican en 3 cápsulas o carcasas:
200mA, 1 A y 3 A. Es importante aclarar que estos valores son válidos cuando
se utiliza un disipador adecuado y cuando la tensión de entrada no es
superior en más de 15 voltios con respecto a la de salida. Es decir que Vent-
Vsal<15V. Igualmente veremos algunos métodos para obtener mayor corriente
de salida de estos dispositivos.
Una característica importante de esta línea es la protección térmica y contra
corriente excesiva: cuando la corriente que atraviesa al integrado adquiere un
valor demasiado elevado o cuando su temperatura es excesiva, el integrado
disminuye la tensión de salida en forma automática a cero, lo que significa
que el voltaje de salida es cero. Debido a estas últimas características estos
dispositivos son casi indestructibles.
En resumen, con unos pocos componentes es posible fabricar, mediante el uso
de reguladores de tensión, una fuente de tensión fija con una salida tipo de
1,5A, cuya salida no varía en más de 15mV para cualquier condición. Este
tipo de fuente es más que suficiente para la mayoría de las aplicaciones
electrónicas.
De esta forma obtenemos una fuente simétrica con las características de la
anterior fuente simple. Es necesario aclarar que, aunque no es conveniente,
las tensiones de salida del regulador positivo y negativo no tienen por qué ser
las mismas. Sin embargo, es recomendable que no sean muy diferentes una de
la otra.
2.3 Puente H
La interfaz de potencia para motores de corriente continúa o CD, PUENTE H,
es un sistema que permite controlar motores en rangos entre 12 y 30 voltios y
con consumos de hasta 2.5 amperios por medio de señales de baja potencia
provenientes de un circuito digital.
En general cualquier tipo de sistema digital puede adquirir fácilmente la
capacidad para activar motores de CD haciéndolos girar en uno o en otro
sentido usando la interfaz Puente H como puente entre el sistema digital y el
motor de CD.
Las principales características de la interfaz Puente H se enumeran a
continuación:
• Activación de motores en un rango entre 9 y 30 voltios DC.
• Capacidad para entregar hasta 2.5 Amperios a la carga1.
• Capacidad para activar el giro del motor en cualquiera de los dos
sentidos.
• Fácil y rápida conexión gracias a sus borneras de tornillo.
• Reducido tamaño
• Exente calidad.
2.3.1 Uso del la interfaz PUENTE H
La interfaz PUENTE H es básicamente un sistema (ver figura II.19) de
conmutación controlado por dos señales digitales de baja potencia. Cuando el
sistema detecta un 1 digital en una de sus dos entradas de control y un cero
en la otra, este conecta el motor al la fuente de alimentación con determinada
polaridad, si la señal de control que estaba en 1 pasa a cero y la de cero a uno
el PUENTE H conecta la fuente al motor con la polaridad invertida facilitando
así el giro en sentido contrario, en la Tabla X se muestra la tabla de verdad.
Tabla X. Tabla de verdad interfaz PUENTE H
Entradas Motor
Alimentación Control
GND + + - + -
0 VIN 0 0 0 0
0 VIN 0 1 VIN-1.3v 0
0 VIN 1 0 0 VIN-1.3v
0 VIN 1 1 No permitido
2.3.2 Consideraciones de Corriente
Por su gran flexibilidad, la interfaz PUENTE H puede manejar un gran rango
de motores, debido a esta característica es necesario considerar la potencia
que se disipara en forma de calor en los transistores de potencia y adaptar a
estos un disipador de calor en caso se ser necesario.
Motores de baja potencia que consuman corriente que no exceda 0.5 A, o de
hasta 1A que no sean operados continuamente por mas de unos minutos,
pueden ser operados con seguridad sin necesidad de disipadores, motores mas
grandes en sitios calurosos pueden requerir el uso de disipadores.
Potencia disipada en forma de calor en los transistores de potencia se puede
modelar mediante la siguiente expresión matemática.
2.3.3 Funcionamiento
Aplicando una señal positiva en la entrada
al transistor Q1. La corriente de Q1 circula por las
haciendo que el terminal
negativo (tierra) ver figura
Si en cambio se aplica señal en la entrada RETROCESO, se hace conducir al
transistor Q6, que cierra su corriente por las
se aplica el positivo al terminal
del motor (ver Figura II.21)
ser operados con seguridad sin necesidad de disipadores, motores mas
en sitios calurosos pueden requerir el uso de disipadores.
disipada en forma de calor en los transistores de potencia se puede
modelar mediante la siguiente expresión matemática.
P=I*2
Figura II.19 Circuito Puente H
.3.3 Funcionamiento
Aplicando una señal positiva en la entrada marcada AVANCE se hace conducir
Q1. La corriente de Q1 circula por las bases
haciendo que el terminal a del motor reciba un positivo y el terminal
ver figura II.20.
Si en cambio se aplica señal en la entrada RETROCESO, se hace conducir al
Q6, que cierra su corriente por las bases, de Q4 y Q3. En este caso
se aplica el positivo al terminal b del motor y el negativo (tierra) al terminal
(ver Figura II.21).
ser operados con seguridad sin necesidad de disipadores, motores mas
en sitios calurosos pueden requerir el uso de disipadores.
disipada en forma de calor en los transistores de potencia se puede
marcada AVANCE se hace conducir
bases, de Q2 y Q5,
del motor reciba un positivo y el terminal b el
Si en cambio se aplica señal en la entrada RETROCESO, se hace conducir al
, de Q4 y Q3. En este caso
del motor y el negativo (tierra) al terminal a
2.3.4 L293D
El dispositivo es un monolítico integrado de alta tensión, alta actual driver de
cuatro canales diseñada para DTL estándar aceptar o niveles lógicos TTL y
Figura II.20 Circuito de Avance
Figura II.21 Circuito de Retroceso
El dispositivo es un monolítico integrado de alta tensión, alta actual driver de
cuatro canales diseñada para DTL estándar aceptar o niveles lógicos TTL y
El dispositivo es un monolítico integrado de alta tensión, alta actual driver de
cuatro canales diseñada para DTL estándar aceptar o niveles lógicos TTL y
unidad cargas inductivas (relés, como solenoides, DC y motores paso a paso) y
transistores de potencia de conmutación.
Para simplificar su utilización como dos puentes cada par de canales está
equipado con un permita la entrada. Otro suministro de insumos está prevista
la lógica, lo que permite la operación a menor voltaje y diodos de sujeción
interior están incluidos.
Este dispositivo es apto para su uso en aplicaciones de conmutación
a frecuencias de hasta 5 kHZ
Características
• 600mA corriente de salida capacidad Por canal
• 1.2A pico corriente de salida (no repetitivos) Por canal
• MECANISMO PARA HABILITAR
• Protección de exceso de temperatura
• LÓGICO "0" voltaje de entrada hasta 1,5 V (HIGH inmunidad al ruido)
• Pinza interior diodos
Este componente consta de 4 drivers (ver figura II.22) con señal de
habilitación por parejas, es ideal para la amplificación de señales procedentes
de microcontroladores con poca potencia de salida.
Las señales GND y Vcc son las alimentaciones siendo su tensión nominal de 0
y 5V respectivamente, mientras que Vdd es la tensión para las cargas y puede
valer desde 5v a 36v. La corriente máxima de salida es de 600mA, mas que
suficiente para activar leds, motores pequeños, microrrieles.
Otra importante característica de este chip es que a sus salidas tiene un par
de diodos en push-pull que llevan a masa cualquier sobretensión espurea
dañina que pudiesen enviar las cargas.
Figura II.22 Diagrama Interno De l293
2.4 Radio Frecuencia
El término radiofrecuencia, también denominado espectro de radiofrecuencia o
RF, se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético,
situada entre unos 3 Hz y unos 300 GHz. Las ondas electromagnéticas de esta
región del espectro se pueden transmitir aplicando la corriente alterna
originada en un generador a una antena. La radiofrecuencia se puede dividir
en las siguientes bandas del espectro (Ver tabla XI)
2.4.1 Usos de la radiofrecuencia
Uno de sus primeros usos fue en el ámbito naval, para el envío de mensajes en
código Morse entre los buques y tierra o entre buques.
Tabla XI Bandas del espectro de radio
Nombre Abreviatura
inglesa Banda
ITU Frecuencias
Longitud de onda
Inferior a 3 Hz > 100.000 km
Extra baja frecuencia Extremely low frequency
ELF 1 3-30 Hz 100.000 km –
10.000 km
Super baja frecuencia Super low frequency
SLF 2 30-300 Hz 10.000 km –
1000 km
Ultra baja frecuencia Ultra low frequency
ULF 3 300–3000 Hz 1000 km – 100
km
Muy baja frecuencia Very low frequency
VLF 4 3–30 kHz 100 km – 10
km
Baja frecuencia Low frequency
LF 5 30–300 kHz 10 km – 1 km
Media frecuencia Medium frequency
MF 6 300–3000 kHz 1 km – 100 m
Alta frecuencia High frequency
HF 7 3–30 MHz 100 m – 10 m
Muy alta frecuencia Very high frequency
VHF 8 30–300 MHz 10 m – 1 m
Ultra alta frecuencia Ultra high frequency
UHF 9 300–3000 MHz 1 m – 100 mm
Super alta frecuencia Super high frequency
SHF 10 3-30 GHz 100 mm – 10
mm
Extra alta frecuencia Extremely high frequency
EHF 11 30-300 GHz 10 mm – 1 mm
Por encima de los
300 GHz < 1 mm
Actualmente, la radio toma muchas otras formas, incluyendo redes
inalámbricas, comunicaciones móviles de todo tipo, así como la radiodifusión.
Antes de la llegada de la televisión, la radiodifusión comercial incluía no solo
noticias y música, sino dramas, comedias, shows de variedades, concursos y
muchas otras formas de entretenimiento, siendo la radio el único medio de
representación dramática que solamente utilizaba el sonido.
Otros usos de la radio son:
• Audio
o La forma más antigua de radiodifusión de audio fue la
radiotelegrafía marina, ya mínimamente utilizada. Una onda
continua (CW), era conmutada on-off por un manipulador para
crear código Morse, que se oía en el receptor como un tono
intermitente.
o Música y voz mediante radio en modulación de amplitud (AM).
o Música y voz, con una mayor fidelidad que la AM, mediante radio
en modulación de frecuencia (FM).
o Música, voz y servicios interactivos con el sistema de radio digital
DAB empleando multiplexación en frecuencia OFDM para la
transmisión física de las señales.
o Servicios RDS, en sub-banda de FM, de transmisión de datos que
permiten transmitir el nombre de la estación y el título de la
canción en curso, además de otras informaciones adicionales.
o Transmisiones de voz para marina y aviación utilizando
modulación de amplitud en la banda de VHF.
o Servicios de voz utilizando FM de banda estrecha en frecuencias
especiales para policía, bomberos y otros organismos estatales.
o Servicios civiles y militares en alta frecuencia (HF) en la banda de
Onda Corta, para comunicación con barcos en alta mar y con
poblaciones o instalaciones aisladas y a muy largas distancias.
o Sistemas telefónicos celulares digitales para uso cerrado (policía,
defensa, ambulancias, etc). Distinto de los servicios públicos de
telefonía móvil.
• Telefonía
• Vídeo
• Navegación
• Radar
• Servicios de emergencia
• Transmisión de datos por radio digital
• Calentamiento
• Fuerza mecánica
• Otros
2.4.2 Modulación ASK
Es una forma de modulación en la cual se representan los datos digitales
como variaciones de amplitud de la onda portadora [figura III.28].
La amplitud de una señal portadora análoga varía conforme a la corriente de
bit (modulando la señal), manteniendo la frecuencia y la fase constante. El
nivel de amplitud puede ser usado para representar los valores binarios 0s y
1s. Podemos pensar en la señal portadora como un interruptor ON/OFF. En la
señal modulada, el valor lógico 0 es representado por la ausencia de una
portadora, así que da ON/OFF la operación de pulsación y de ahí el nombre
dado.
Como la modulación AM, ASK es también lineal y sensible al ruido
atmosférico, distorsiones, condiciones de propagación en rutas diferentes en
PSTN, etc. Esto requiere la amplitud de banda excesiva y es por lo tanto una
un gasto de energía. Tanto los procesos de modulación ASK como los procesos
de demodulación son relativamente baratos. La técnica ASK también es usada
comúnmente para transmitir datos digitales sobre la fibra óptica. Para los
transmisores LED, el valor binario 1 es representado por un pulso corto de luz
y el valor binario 0 por la ausencia de luz. Los transmisores de láser
normalmente tienen una corriente "de tendencia" fija que hace que el
dispositivo emita un nivel bajo de luz. Este nivel bajo representa el valor 0,
mientras una onda luminosa de amplitud más alta representa el valor binario
FIGURA III.23 Modulación ASK
2.4.3 Módulos De Radio Frecuencia
2.4.3.1 Modulo TPL434A (TX)
Figura III.24 Modulo Transmisor
Características:
• Rango de Frecuencia: 433,92 MHz
• Modulación: ASK
• Forma Circuito: S / F
• Velocidad máxima de datos: 8Kbps
• Tensión de alimentación: 3 12 V
• Voltaje: 3V; corriente: 4.9mA
• Voltaje: 5V; corriente: 8.4mA
• Suministro de energía y todos los Entrada/Salida Pines: -0,3 a
12,0 V
• Temperatura de funcionamiento de no operacion: -10 a +85
centígrados
• Temperatura de soldadura: 230 centígrados (10 segundos)
• Diseño Pasivo de Alta sensibilidad
Aplicaciones
• El teclado inalámbrico, ratón, juguetes inteligentes
• Sistema de seguridad de carros
• Sensor remoto
• medición industrial
• Control a distancia para el hogar
2.4.3.2 Modulo RPL434 (RX)
Figura III. 25 Modulo Receptor
Características:
• Rango de Frecuencia 432.92 MHz
• Modulación ASK
• Forma del circuito LC
• Velocidad de Datos 4800 Bps
• Sensibilidad -106 Dbm
• Canal expandido +/- 500khz
• Voltaje de Alimentación 5V
• Diseño Pasivo de Alta sensibilidad
Aplicaciones
• El teclado inalámbrico, ratón, juguetes inteligentes
• Sistema de seguridad de carros
• Sensor remoto
• medición industrial
• Control a distancia para el hogar
CAPITULO III
3 DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL ROBOT
3.1 Implementación de Transmisión
El transmisor consta de una aplicación para PC la cual posee una interface
con el puerto serial, un convertidor TTl (circuito Max 232), un
microcontrolador (Pic 16F628A), y el transmisor de radio frecuencia TPL 434
(ver figura III.26).
Figura III.26 Diagrama de bloques del transmisor
La PC es la que se encarga de enviar a través de RS-232 (puerto serial) una
trama (ver tabla XII); a una velocidad de 2400 bps, la cual contiene, las
órdenes del movimiento del robot; estos datos pasan por el convertidor TTL
(ver figura III.27), es el que encarga de cambiar la lógica que con al que trabaja
el puerto serial; para luego pasar a un microcontrolador el mismo que se
encarga de reenviar los daros al modulo transmisor de Radio frecuencia.
PC Transmisor RF
Convertidor TTl
RS-232
El transmisor TPL 434 tiene una frecuencia de 433.92 Mhz y opera con un
voltaje de 5-12 v, tiene una potencia de salida de 8mW alcanzando una
distancia en espacios abiertos de 50 metros en espacios abiertos y de 10
metros en espacios internos donde se encuentran obstáculos como paredes.
FF FF AA Robot
Donde FF son los byte de sincronización y AA es le byte que indica el inicio de
los datos.
En la figura III.27 nuestra el circuito transmisor
3.1.1 Implementación
La implementación de la aplicación de
Visual Basic 6.0 en la cual se
puerto serial, en el cual transmitiremos de información los cuales serán
procesados y presentados a los usuarios en el monitor.
El transmisor TPL 434 tiene una frecuencia de 433.92 Mhz y opera con un
12 v, tiene una potencia de salida de 8mW alcanzando una
distancia en espacios abiertos de 50 metros en espacios abiertos y de 10
etros en espacios internos donde se encuentran obstáculos como paredes.
Tabla XII Trama enviada por la PC
Robot Angulo giro Dirección Velocidad
Donde FF son los byte de sincronización y AA es le byte que indica el inicio de
nuestra el circuito transmisor
Figura III.27 Circuito transmisor
Implementación de la Aplicación
La implementación de la aplicación de control de los robots
en la cual se utilizara una interface para el manejo del
, en el cual transmitiremos de información los cuales serán
procesados y presentados a los usuarios en el monitor.
El transmisor TPL 434 tiene una frecuencia de 433.92 Mhz y opera con un
12 v, tiene una potencia de salida de 8mW alcanzando una
distancia en espacios abiertos de 50 metros en espacios abiertos y de 10
etros en espacios internos donde se encuentran obstáculos como paredes.
Velocidad Tiempo
Donde FF son los byte de sincronización y AA es le byte que indica el inicio de
control de los robots se la realizara en
una interface para el manejo del
, en el cual transmitiremos de información los cuales serán
3.1.1.1 Acceso al Puerto Serial a través de V Basic
Para poder acceder al puerto serial y así poder enviar datos utilizado una
aplicación creada en Visual Basic, se hace uso del control MS COMM,(ver
figura III.28) el cual trae incorporadas todas las funciones para configurar el
puerto. Es gracias a este control que el manejo del puerto serial se facilita
enormemente. Las propiedades más importantes de este control son las
siguientes:
• ComPort: Activa y regresa el número del puerto serial (Comm1,
Comm2)
• PortOpen: Activa y regresa el acceso al puerto.
• Input: Regresa los caracteres del buffer receptor.
• Output: Escribe una cadena sobre el buffer Transmisor.
• Settings: Activa y regresa la razón de Baudios, paridad, número de
bits, bits de paro.
Figura III.28 Icono componente MS COMM
3.1.2 Iniciación de la aplicación
En la figura III.30 muestra la pantalla de la aplicación
Antes de empezar a transmitir debemos seleccionar el puerto COM que en el
cual vamos a conectar el circuito; después procedemos a abrir el puerto dando
clic en el botón (ver figura III.30).
Figura III.29 Aplicación
Figura III.30 Selección de puertos
Luego de seleccionar el puerto debemos definir el robot que se controlara (ver
figura III.31).
Figura III.31 Selector de robot Posteriormente asignaremos las constantes de movimiento (ver figura III.32),
ángulo de giro en el caso de existir giro, la velocidad a la cual se moverá,
existiendo diez diferentes niveles de velocidad a escoger; y el tiempo en
segundos en el cual realizara la acción siendo 10 segundos el tiempo máximo
que se moverá.
Ya definidos los parámetros de movimiento procedemos a ejecutar (ver tabla
XIII) las acciones pulsando cualquiera de los ocho diferentes botones de
movimientos (ver figura III.33)
Figura III.32 Constantes de movimiento
Figura III.33 Dirección de movimiento
Tabla XIII Códigos de movimientos
A Adelante ↑ 01100
R Reversa ↓ 01101
D Derecha ← 01110
I Izquierda → 01111
PU Curva delantera – derecha ↗ 10000
H Curva delantera – izquierda ↖ 10001
PD Curva reversa –derecha ↘ 10010
E Curva reversa –Izquierda 10011
3.2 Diseño e Implementación del circuito controlador del robot
El circuito controlador del robot consta de
unidad decodificadora,
motores (ver figura III.34).
Figura I
La figura IV.35 muestra el
Figura I
3.2.1 Implementación del Recepto
Unidad Receptora
El circuito controlador del robot consta del modulo receptor RPL 434
unidad decodificadora, una unidad de control de velocidad y driver de los
figura III.34).
Figura III.34 Diagrama de bloque del receptor
muestra el diagrama del circuito controlador del robot
Figura III.35 Circuito controlador del robot
3.2.1 Implementación del Receptor
Unidad de Control de Velocidad
Unidad Decodificara
l modulo receptor RPL 434 una
una unidad de control de velocidad y driver de los
diagrama del circuito controlador del robot
Driver Motor
El modulo receptor RPL 434 opera a 433.92 MHz, y tiene una sensibilidad de
3uV, opera con una voltaje de alimentación de 4.5V y 5.5V de corriente
continua, posee una salida lineal y una digital, además contiene un capacitor
variable para el ajusta de la frecuencia de recepción utilizando un
destornillador plástico.
3.2.2 Diseño de Unidad decodificadora
La unidad decodificadora es un microcontrolador PIC 16F628A el cual de
encarga de recibir los datos procedentes del modulo de RF y procesar la
información, para comparar si el código del robot enviado corresponde con el
seleccionando de la EEprom del PIC y así decidir si continua con la ejecución
de las acciones. También se de accionar los motores.
La figura III.36 nuestra la estructura del programa del microcontrolador en
cargado de recoger y procesar los datos recibidos desde la PC.
Figura III.36 Diagrama de flujo de la unidad decodificadora 3.2.3 Diseño del control de velocidad
El control de velocidad es un microcontrolador 16F628A, que es el encargado
de ajustar la velocidad (ver tabla XIV.10) de funcionamiento del robot
mediante el uso de PWM
La figura III.37 muestra la estructura del programa del microcontrolador
encarga del control del velocidad de los motores para el funcionamiento del
robot
Tabla XIV.10 Asignación de velocidades
Velocidad Ciclo de servicio
1 111
2 127
3 143
4 159
5 175
6 191
7 207
8 223
9 239
10 255
3.2.3.1 Modulación de amplitud de pulso (PWM)
La modulación por anchura de pulsos (ó PWM, del ingles pulse-width
modulation) es una técnica de modulación en la que se modifica el ciclo de
trabajo de una señal periódica para, entre otras cosas, variar la velocidad de
un motor.
Figura III.3
El ciclo de trabajo de una señal periódica es el ancho relativo de su parte
positiva en relación al período [Figura III.38]. Cuando más tiempo pase la
señal en estado alto, mayor será la velocidad del motor.
Este tren de pulsos, en realidad, hace que el motor marche alimentado por la
tensión máxima de la señal durante el tiempo en que esta se encuentra en
estado alto, y que pare en los tiempos en que la señal esta
Inicio
Escucha el canal=170
Recibe:Angulo
DireccionVelociadTiempo
Realiza giro
Asigna Direccion y velociad
Ejecuta la acción en el tiempo
Fin
II.37 Diagrama de Flujo del control de velocidad
de una señal periódica es el ancho relativo de su parte
positiva en relación al período [Figura III.38]. Cuando más tiempo pase la
, mayor será la velocidad del motor.
Este tren de pulsos, en realidad, hace que el motor marche alimentado por la
tensión máxima de la señal durante el tiempo en que esta se encuentra en
estado alto, y que pare en los tiempos en que la señal esta en estado bajo.
Figura III.38 Modulación PWM
de velocidad
de una señal periódica es el ancho relativo de su parte
positiva en relación al período [Figura III.38]. Cuando más tiempo pase la
Este tren de pulsos, en realidad, hace que el motor marche alimentado por la
tensión máxima de la señal durante el tiempo en que esta se encuentra en
en estado bajo.
3.2.3.2 Duty cycle
Recibe este nombre la relación de tiempos entre el estado alto y bajo de la
señal utilizada. Se expresa como un porcentaje entre el periodo y el ancho del
pulso. Cuando el Duty Cycle es cercano al 100%, el motor girara a una
velocidad cercana a la máxima, ya que la tensión promedio aplicada en sus
bornes será casi igual a V. Si el Duty Cycle se aproxima a 0%, el motor girara
muy despacio, ya que la tensión promedio será casi cero.
3.2.3.3 Parámetros Importantes
Algunos parámetros importantes de un PWM son:
� La relación de amplitudes entre la señal portadora y la moduladora, es
recomendable que la señal moduladora no supere el valor pico de la
portadora y que esté centrada en el valor medio de ésta.
� La relación de frecuencias, donde en general se recomienda que la
relación entre la frecuencia de la portadora y la de señal sea de 10 a 1
3.2.2.2 Aplicaciones
PWM, los circuitos funcionales pueden controlar fuentes conmutadas,
controles de motores, controles de elementos termoeléctricos, choppers para
sensores en ambientes ruidosos y algunas otras aplicaciones.
3.3 Construcción del robot
El cuerpo del robot fue construido de aluminio, con unas dimensiones de 4 x 6
Cm, dos de 7mm de espesor para poder soportar las plaquetas, y dos de 2mm
de espesor para el montaje de los motores (ver figura III.39)
Figura III.39 Paredes del robot
La ruedas (ver figura III.40) tienen una dimensión de 4,5 cm de diámetro, con
un engrane de 1,7 cm. de diámetro.
Figura III. 40 Rueda del Robot
Los motores DC están sujetados por medio de tornillos en las láminas de
aluminio de 2 mm de espesor.
La velocidad de los motores tiene una reducción de 5,2:1 (ver figura III.41)
Figura III.41 Rueda con el engrane
3.4 Implementación de las plaquetas
La implementación y el diseño de las plaquetas tanto parar el transmisor de la
PC como para el robot receptor se encuentran diseñados en el Express PBC.
En la siguiente figura muestra el impreso del transmisor
Figura III.42 PBC del transmisor
Por motivo del tamaño de los robots categoría Mirosot el circuito se lo ha
dividido en dos plaquetas las cuales se muestran el la figura III.43 y III.44
Figura III.43 PBC controlador del robot 1° parte
Figura III.44 PBC controlador del Robot 2° parte
3.5 Pruebas y Resultados
El transmisor tiene un alcance de por lo menos 5 metros probados a una
frecuencia de 433MhZ; no existe el problema de funcionar con otro transmisor
que no se el diseñado en este proyecto, debido a que los datos se encuentran
debidamente codificados. La transmisión es unidireccional
Como se dijo anteriormente la transmisión es por el puerto serial de la PC.
Si el código del robot enviado no es el mismo con el código que esta
seleccionado en el robot el dispositivo regresa a esperar una nueva
transmisión
El robot Mirosot comercial es mayor precisión y menor velocidad, que le robot
diseñado
CONCLUSIONES
1. En la implementación del transmisor Radio Frecuencia (RF) se debe
tener en consideración, los datos cantidad de datos a enviar, la
distancia máxima a transmitir y la taza de bit a la que se va transmitir.
2. El receptor debe estar en prefecta sincronización con el transmisor para
que pueda existir una buena comunicación.
3. En el cuerpo del robot se debe realzar con una gran precisión para que
pueda existir un perfecto acoplo entre el motor y los engranes.
4. Para el control de velocidad el microcontrolador nos ayuda a ejecutar el
PWM y de esta manera poder aumentar o disminuir la velocidad de los
motores
5. Los movimientos del robot se debe tener en cuenta la velocidad del a la
que se va a mover y el tiempo que va realizar la acción .
RECOMENDACIONES
� Se recomienda utilizar microcontroladores en el proyecto, ya que hace
más fácil el incremento de nuevos módulos actuadores ya que por su
fácil remoción y programación agilitará el entendimiento e
implementación de todo el sistema domótico.
� Para el uso de la radio frecuencia se recomienda el conocimiento de las
frecuencias para uso aficionada, y así evitar interferencias de otras
frecuencias
� El uso del microcontrolador para el control del velocidad de los motores
DC mediante el uso de PWM
RESUMEN
Se ha diseñado e implementado de un robot categoría Mirosot controlado por
radio frecuencia, con la finalidad de diversión, adaptando la tecnología
existente en nuestro país, y así poder reducir costos.
Para desarrollar la investigación se utilizó equipo de computación, el software
Microcode Studio para programar los PIC; el software Visual Basic para
realizar la aplicación del transmisor, el circuito MAX232 (conversor TTL); para
el diseño del robot se utilizó microcontroladores PIC 16F628A y el L293D.
El diseño de robot consta de un módulo de transmisión de datos y uno de
recepción. El módulo de transmisión consta de una aplicación en la PC que
dispone de una interface través del puerto serial, el conversar TTL y el
transmisor de radio frecuencia. El módulo receptor consta de el receptor de
radio frecuencia, una unidad decodificadora (un microcontrolador PIC
16F628A) que es la encargada de la recolección de datos enviados desde
receptor de radio frecuencia para luego procesarlos; también consta de una
unidad de control de velocidad que es la encargada de disminuir o aumentar
la velocidad de movimiento del robot, y el manejador de los motores el cual se
encarga de accionarlos. En base a las pruebas realizas se observó que el
módulo transmisor y el receptor tiene un alcance aproximado de 5 m, logrando
su normal funcionamiento.
El robot diseñado alcanzó un 85% aproximadamente de rendimiento con
respecto al robot Mirosot comercial, disminuyendo el costo.
SUMMARY
It is designed or implemented a robot Mirosot category; it is controlled by a
radio frequency, with the objective of entertainment adapting the technology
available in our country, in order to reduce costs.
In order to develop the investigation it used computing equipment, the
Microcode Studio software to program the PIC, the Visual Basic software to
make the application of the application of the transmitter, the MAX232 circuit
(TTl convert); for the design of robot was a used microcontroller: PIC 16F628A
and the L293D.
The design of the robot was done by a data’s transmitter module and one of
reception.
The transmitter module was done with one application in the PC which has an
interface through the serial port, the converter TTL and the transmitter the
radio frequency. The receiver module consists of radio frequency, a decoder
which is responsible for the collection of data sent from the receiver for radio
frequency, and then prosecutes them; also consists of a speed control unit
that is responsible to reduce or increase the robot movement, and the driver of
the engines which is responsible for handles. Based on test carried out we
showed that the module transmitter and receiver have a range of
approximately 5 m achieving its normal operation.
The robot was designed around 85% performance with regard to robot Mirosot
business, lowering the cost.
BIBLIOGRAFIA
� Angulo, Joan y otros. Microcontroladores PIC, la solución en un chip, Barcelona: Parinfo, 1997. pp. 204.
� Corrales, Santiago, Electrónica Práctica con Microcontroladores Pic,
s.d.edit, 2006. pp. 99, 129
� Horenstein, Mark. Circuitos y Dispositivos Microelectrónicos. 2a ed. México: Prentice Hall Hispanoamérica, 1997. pp. 1127.
� Manual De Programación de Microcontroladores (Hojas Fotocopiadas).
� National Instrument , Datasheet L293D, USA Febrero 2003 (Catalogo)
BIBLIOGRAFÍA DE INTERNET
� Comunicación Serial http://robots-argentina.com.ar/Comunicacion_max232.htm (2008 - 03 13)
� L293D http://www.datasheetcatalog.net/es/datasheets_pdf/L/2/9/3/L293D.shtml (2008 – 04 – 02)
� Medios de transmisión http://medios-de-transmision--componentes-55.asp_files/estilo.css" (2008 - 05 – 21)
� Rpl434 http://www.laipac.com/Downloads/Easy/rlp434.pdf (2008-15-09)
� Tipos De Modulaciones Digitales http://www.ubicom.tudelft.nl/MMS/Docs/introOFDM.pdf (2008 - 05 - 10)
� TPL434A
http://www.laipac.com/Downloads/Easy/tlp434a.pdf (2008-15-09)
ANEXOS
ANEXO 1 CODIGO FUENTE DE LA PC Esta aplicación se encuentra desarrollada en Visual Basic utilizando el
componente MScomm que es el objeto que permite enviar y recibir del puerto
serial de la PC
Private Sub Combo1_Click() puerto = Combo1.ListIndex puerto = puerto + 1 Command1.Enabled = True End Sub Private Sub Command1_Click() MSComm1.CommPort = puerto MSComm1.PortOpen = True Etiq_Puerto.Caption = "COM" + Str$(puerto) + ":" Etiq_Estado.ForeColor = &HFF& 'Color verde Etiq_Estado.Caption = "Abierto" Command1.Enabled = False Command13.Enabled = True Frame1.Enabled = True Frame2.Enabled = True Frame4.Enabled = True Combo1.Enabled = False End Sub Private Sub Command10_Click() direccion = 19 MSComm1.Output = Chr(170) MSComm1.Output = Chr(Robots) MSComm1.Output = Chr(angulo.Text) MSComm1.Output = Chr(direccion) MSComm1.Output = Chr(velocidad.Text) MSComm1.Output = Chr(tiempo.Text) End Sub Private Sub Command11_Click() direccion = 13 MSComm1.Output = Chr(170) MSComm1.Output = Chr(Robots) MSComm1.Output = Chr(angulo.Text) MSComm1.Output = Chr(direccion) MSComm1.Output = Chr(velocidad.Text) MSComm1.Output = Chr(tiempo.Text) End Sub
Private Sub Command12_Click() direccion = 18 MSComm1.Output = Chr(170) MSComm1.Output = Chr(Robots) MSComm1.Output = Chr(angulo.Text) MSComm1.Output = Chr(direccion) MSComm1.Output = Chr(velocidad.Text) MSComm1.Output = Chr(tiempo.Text) End Sub Private Sub Command13_Click() MSComm1.PortOpen = False Etiq_Puerto.Caption = "COM" + ":" Etiq_Estado.ForeColor = &H80000012 'Color verde Etiq_Estado.Caption = "Cerrado" Command1.Enabled = True Command13.Enabled = False Frame1.Enabled = False Frame2.Enabled = False Frame4.Enabled = False Combo1.Enabled = True End Sub Private Sub Command14_Click() angulo.Text = angulo.Text + 1 End Sub Private Sub Command2_Click() Text1.Text = Robots End Sub Private Sub Command3_Click() MSComm1.Output = Chr(Text1.Text) End Sub Private Sub Command4_Click() direccion = 17 MSComm1.Output = Chr(170) MSComm1.Output = Chr(Robots) MSComm1.Output = Chr(angulo.Text) MSComm1.Output = Chr(direccion) MSComm1.Output = Chr(velocidad.Text) MSComm1.Output = Chr(tiempo.Text) End Sub Private Sub Command5_Click() direccion = 12 MSComm1.Output = Chr(170) MSComm1.Output = Chr(Robots) MSComm1.Output = Chr(angulo.Text)
MSComm1.Output = Chr(direccion) MSComm1.Output = Chr(velocidad.Text) MSComm1.Output = Chr(tiempo.Text) End Sub Private Sub Command6_Click() direccion = 16 MSComm1.Output = Chr(170) MSComm1.Output = Chr(Robots) MSComm1.Output = Chr(angulo.Text) MSComm1.Output = Chr(direccion) MSComm1.Output = Chr(velocidad.Text) MSComm1.Output = Chr(tiempo.Text) End Sub Private Sub Command7_Click() direccion = 15 MSComm1.Output = Chr(170) MSComm1.Output = Chr(Robots) MSComm1.Output = Chr(90) MSComm1.Output = Chr(direccion) MSComm1.Output = Chr(velocidad.Text) MSComm1.Output = Chr(tiempo.Text) End Sub Private Sub Command8_Click() Text1.Text = puerto End Sub Private Sub Command9_Click() direccion = 14 MSComm1.Output = Chr(170) MSComm1.Output = Chr(Robots) MSComm1.Output = Chr(90) MSComm1.Output = Chr(direccion) MSComm1.Output = Chr(velocidad.Text) MSComm1.Output = Chr(tiempo.Text) End Sub Private Sub Form_Load() Robots = 1 End Sub Private Sub Option1_Click() Robots = 1 End Sub Private Sub Option2_Click() Robots = 2
End Sub Private Sub Option3_Click() Robots = 3 End Sub Private Sub SpinButton1_SpinUp() angulo.Text = angulo.Text + 4 If angulo.Text > 88 Then angulo.Text = 4 End If End Sub Private Sub SpinButton1_SpinDown() angulo.Text = angulo.Text - 4 If angulo.Text < 4 Then angulo.Text = 88 End If End Sub Private Sub SpinButton2_SpinDown() tiempo.Text = tiempo.Text - 1 If tiempo.Text < 1 Then tiempo.Text = 10 End If End Sub Private Sub SpinButton2_SpinUp() tiempo.Text = tiempo.Text + 1 If tiempo.Text > 10 Then tiempo.Text = 1 End If End Sub Private Sub SpinButton3_SpinDown() velocidad.Text = velocidad.Text - 1 If velocidad.Text < 1 Then velocidad.Text = 10 End If End Sub Private Sub SpinButton3_SpinUp() velocidad.Text = velocidad.Text + 1 If velocidad.Text > 10 Then velocidad.Text = 1 End If End Sub
ANEXO 2
CODIGO FUENTE DE LA UNIDAD DECODIFICADOR Se muestra el código fuente con el cual se encuentran programados los
microcontroladores PIC 16F628A en Micro Code Studio.
Las líneas de código presentes a continuación, describen el funcionamiento del
microcontrolador encargado de receptar los bits transmitidos desde la PC al
PIC 16F628A en forma serial, el cual transmitirá al aire.
@DEVICE PIC16F628A,HS_OSC,WDT_OFF,PWRT_OFF,MCLR_ON,BOD_OFF,CPD_OFF,PROTECT_OFF include "modedefs.bas" define OSC 20 SYNCH con 170 start var byte dat var byte Angulo var byte Direccion var byte Velocidad var byte Tiempo var byte tiempo1 var word id var byte robot var byte CMCON=7 ; Digitaliza el puerto A trisb=%00000011 trisa=%11111111 read 0,id read id,robot portb.6=robot.0 portb.7=robot.1 inicio: if (porta.0==1)and(porta.1==0)then if id<3 then id=id+1 write 00,id read id,robot portb.6=robot.0 portb.7=robot.1 pause 300 endif endif if (porta.1==1)and(porta.0==0)then
if id>1 then id=id-1 write 00,id read id,robot portb.6=robot.0 portb.7=robot.1 pause 300 endif endif SERIN2 portb.0,396,[start] if start <> 170 then goto inicio endif SERIN2 portb.0,396,[dat] SERIN2 portb.0,396,[Angulo] SERIN2 portb.0,396,[Direccion] SERIN2 portb.0,396,[Velocidad] SERIN2 portb.0,396,[tiempo] if dat<>robot then pause 300 goto inicio endif if (Angulo > 90) then pause 300 goto inicio endif if (direccion < 12)and(Direccion > 19) then pause 300 goto inicio endif if (Velocidad>10) then pause 300 goto inicio endif if (tiempo > 10) then pause 300 goto inicio endif SEROUT PortB.2,T2400,[255,255] SEROUT PortB.2,T2400,[170,Angulo] SEROUT PortB.2,T2400,[direccion] SEROUT PortB.2,T2400,[Velocidad] SEROUT PortB.2,T2400,[tiempo] if (direccion=12) or (direccion=13) then tiempo1=tiempo*1000 else tiempo1=tiempo*1000+angulo*5 endif portb=portb+24
pause tiempo1 portb=portb-24 goto inicio end
Anexo 3 CODIGO FUENTE DE LA UNIDAD DE CONTROL DE VELOCIDAD @DEVICE PIC16F628A,HS_OSC,WDT_OFF,PWRT_OFF,MCLR_ON,BOD_OFF,CPD_OFF,PROTECT_OFF include "modedefs.bas" define OSC 20 dato var byte Angulo var byte Direccion var byte Velocidad var byte Tiempo var byte V_real var byte i var word time var byte giro var word trisb=%0000010 inicio: SERIN PortB.1,T2400,[170],angulo SERIN PortB.1,T2400,direccion SERIN PortB.1,T2400,velocidad serin PortB.1,T2400,tiempo select case velocidad case 1 v_real= 111 case 2 v_real= 127 case 3 v_real= 143 case 4 v_real= 159 case 5 v_real= 175 case 6 v_real= 191 case 7 v_real= 207 case 8 v_real= 223 case 9 v_real= 239 case 10 v_real= 255 end select 'ejecuta giro if direccion =14 then pause 400
endif if direccion=15 then portb.4=0 for I=1 to 400 pwm portb.3,191,1 next i endif if direccion =16 then giro=angulo*4 pause giro endif if direccion=17 then giro=angulo*4 portb.4=0 for I=1 to giro pwm portb.3,191,1 next i endif if direccion=18 then giro=angulo*4 portb.3=0 for I=1 to giro pwm portb.4,191,1 next i endif if direccion=19 then giro=angulo*4 pause giro endif 'definicion del movimiento time=tiempo*10 select case direccion case 12 portb.4=0 for i=1 to time pwm portb.3,v_real,100 next i case 13 portb.3=0 for i=1 to time pwm portb.4,v_real,100 next i case 14 portb.4=0 'portb.3=0 for i=1 to time pwm portb.3,v_real,100 next i case 15 portb.4=0 for i=1 to time pwm portb.3,v_real,100
next i case 16 portb.4=0 'portb.3=0 for i=1 to time pwm portb.3,v_real,100 next i case 17 portb.4=0 for i=1 to time pwm portb.3,v_real,100 next i case 18 portb.3=0 for i=1 to time pwm portb.4,v_real,100 next i case 19 portb.3=0 for i=1 to time pwm portb.4,v_real,100 next i end select goto inicio end
Anexo 4
Hoja de Datos del TPL 434A
Anexo 5
Hoja de Datos del RPL 434